多篇Nature子刊文章：“千奇百怪”CRISPR

　　

生物通报道：今天，CRISPR已经成为全世界范围内分子生物学家众所周知的一个名字，各国研究人员热切地使用这一系统在生命王国中嵌入或删除基因组中的DNA序列。同时本系统技术也在不断升级中，各种创新性技术层出不穷，近期Nature Chemical Biology又公布一项“奇怪”的CRISPR技术成果——利用化学开关切换CRISPR活性。

细胞中有许多开启CRISPR/Cas9基因编辑活性的方式，但每一种技术发展至今，依然存在不少问题：要不就是非常复杂，不好操作，要不就是不可逆。为此一组研究人员从 调控基因表达的 Cre 重组酶技术中汲取灵感，研发出了一种方便使用的可逆CRISPR激活和失活技术。

领导这一研究的是新加坡南洋理工学院的Meng How Tan研究员，其研究组主要专注于系统生物学与基因组学，通过一些尖端技术，分析发现原核生物与真核生物中转录，转录后调控的新机制。

Cre重组系统被广泛用于转基因小鼠，用于组织特异性的基因打靶以及基因切除。这种酶的作用依赖于一种绑定在雌激素受体 ERT2上的药物，在这项最新研究中，Tan等人将Cas9与ERT2融合在一起，然后通过一种三苯氧胺类似物：4-hydroxytamoxifen进行激活，从而获得了被研究人员命名为“iCas”的新系统。

“我们将iCas与其它化学诱导方法进行比对，发现前者具有最快的速度，可以重复多次切换活性，不断的开与关，”作者写道，“这些研究结果表明iCas是一种基因编辑快速可逆的新操控系统。”

除了化学开关以外，近期Nature Biotechnology也报告了一种光激活的新型Cas9核酸酶系统。

研究人员通过首先将Cas9蛋白分成两个失活的片段构建出了paCas9。随后他们让每个片段连接一个Magnet蛋白。当受到蓝光照射时，两个Magnet蛋白结合到一起，分开的Cas9片段随之结合重建出了RNA引导的Cas9核酸酶活性。重要的是，这一过程是可逆的：当切断光线时，paCas9核酸酶会再度分裂，核酸酶活性终止。

这种技术基于此前东京大学研究人员开发的Magnets光控开关蛋白，当被光线激活时，Magnets会利用静电相互作用结合到一起，而且利用光活化技术，研究人员还开发了一种光激活CRISPR转录系统靶向特定的基因实现基因表达。

不过这也不是第一个利用光来控制CRISPR系统的技术，上半年麻省大学的研究人员开发出了 CRISPRainbow 系统，能够在活细胞中标记和追踪7个不同的基因组位点。

CRISPRainbow可同时定位多达7个不同的DNA位点，每一个具有一种独特的颜色。在活细胞中利用它增加了这种技术的能力，因为它可以追踪或许有着重要生物学影响的一些动态的基因组拓扑移动。有了这一技术，就可以实时显像不同时间点的不同染色体位点，也可以监测它们了解这些位点移动的距离和速度，从而看到这些结构改变如何影响正在表达的基因，以及它们与健康和疾病的关系。突破性CRISPR新技术

（生物通：张迪）

原文摘要：

A chemical-inducible CRISPR–Cas9 system for rapid control of genome editing

CRISPR–Cas9 has emerged as a powerful technology that enables ready modification of the mammalian genome. The ability to modulate Cas9 activity can reduce off-target cleavage and facilitate precise genome engineering. Here we report the development of a Cas9 variant whose activity can be switched on and off in human cells with 4-hydroxytamoxifen (4-HT) by fusing the Cas9 enzyme with the hormone-binding domain of the estrogen receptor (ERT2). The final optimized variant, termed iCas, showed low endonuclease activity without 4-HT but high editing efficiency at multiple loci with the chemical. We also tuned the duration and concentration of 4-HT treatment to reduce off-target genome modification. Additionally, we benchmarked iCas against other chemical-inducible methods and found that it had the fastest on rate and that its activity could be toggled on and off repeatedly. Collectively, these results highlight the utility of iCas for rapid and reversible control of genome-editing function.