基因组编辑的下一个目标：表观基因组

　　

CRISPR技术在生命科学领域刮起了一阵旋风。如今，表观基因组的编辑又成为一个新的热点。人们对染色质和表观遗传修饰进行操控，希望借此了解它们对基因组和细胞功能的影响。在新一期的《Genome Biology》上，波士顿大学等机构的研究人员发表综述，介绍了这方面的进展。

染色质的DNA和组蛋白上存在着大量的生化修饰。这些修饰提供了重要的附加信息，因此被称为表观基因组。大量研究表明，表观基因组在调控基因组的结构和功能上发挥关键作用，包括基因表达的时机、强度和记忆。同时，表观基因组的改变也与许多人类疾病存在关联，包括大多数癌症。

然而，对于表观基因组的功能，我们还有很多不甚了解的地方。因此，基因组编辑工具的出现，为研究人员带来了一道曙光。这些工具能够在特定时间编辑特定位点的染色质修饰，让研究人员直接拷问表观基因组与转录调控之间的关系，并加深对其功能的了解。有关发育和疾病的研究更有望造福人类。

近年来，基因组编辑技术不断涌现，包括锌指核酸酶（ZFN）、类转录激活效应物（TALE）和CRISPR/Cas系统。如今，这些技术被用于定向的表观基因组编辑，将功能元件招募到感兴趣的DNA区域。然而，染色质是一个复杂且动态的调控系统，在实际应用中面临着独特的机遇和挑战。

在这篇综述中，作者回顾了表观基因组改造的当前状况。具体来说，这些新的工具主要用于研究染色质的四个主要特征：染色质修饰的生化多样性；染色质修饰的组合；修饰的记忆和长期稳定性；以及远距离空间调控的可能。作者强调了设计上的考虑和挑战，也提出了一些解决问题的策略。

作者指出，表观基因组改造的最新进展对了解调控的潜在机制以及设计新的方法来调控基因有显著的影响。正向改造方法让研究人员能够直接拷问表观基因组与转录功能之间的关系。这些方法可与其他细胞生物学方法互补，对系统探索大型参数空间特别有用。最终，表观基因组编辑有可能成为新形式的基因治疗，来修饰或校正与疾病相关的表观基因组状态。

“考虑到表观基因组在自然界中的广泛应用，我们有理由相信，表观基因组编辑，以及染色质修饰的操作，将成为合成生物学和生物工程的新模式。表观基因组将不再是一个有待破译的复杂问题，而是一个可利用的强大平台，”作者写道。（生物通 薄荷）

原文检索

The epigenome: the next substrate for engineering

Genome Biology 2016 17:183