常興團隊NatureMethods發布CRISPR新工具

人們已經發現了大量與人類疾病有關的單核苷酸變異，其中許多是功能獲得性突變，會導致蛋白質的氨基酸置換或者形成轉錄因子的新結合位點。然而現有篩選方法（包括CRISPR、CRISPRi和RNAi）只能破壞一個基因或者改變其表達水平，難以引入一系列功能獲得性突變進行高通量篩選，亟需能有效作用于哺乳動物細胞的遺傳多樣化工具。

中科院上海生命科學院/上海交大醫學院健康科學研究所的研究團隊十月十日在Nature Methods雜志上發表了一項重要研究成果。他們將活化誘導胞嘧啶核苷脫氨酶（AID）與CRISPR-dCas9融合起來，打造了有效的遺傳多樣化工具，以便對功能性變異進行高通量篩選。這篇文章的通訊作者是健康科學研究所的常興（Xing Chang）研究員。

細菌一直在與病毒或入侵核酸進行斗爭，為此它們演化出了多種防御機制，CRISPRCCas9適應性免疫系統就是其中之一。規律成簇的間隔短回文重復CRISPR與內切酶Cas9的組合，可以在引導RNA的指引下，靶標并切割入侵者的遺傳物質。2012年研究者們利用這一特點，將CRISPR系統制成了強大的基因組編輯工具。該系統使用簡單而且擴展性強，很快便受到了研究者們的廣泛歡迎。

喪失核酸酶活性的dCas9依然可以到達目的地，只是無法進行剪切。研究顯示，dCas9-AIDx會在sgRNA的引導下把胞嘧啶或鳥嘌呤直接變成其它堿基，在指定位點形成一系列變異。與尿嘧啶DNA糖基化酶抑制劑聯合使用，dCas9-AIDx能將胞嘧啶特異性轉化為胸腺嘧啶，制造特定點突變。

研究人員在慢性粒細胞白血病細胞中用dCas9-AIDx靶標BCR-ABL，有效鑒定了賦予細胞伊馬替尼抗性的已知突變和新突變。研究表明，dCas9-AIDx是一種相當實用的遺傳學工具，可以在單堿基水平上篩選功能獲得性變異。

上個月Nature Methods雜志同時發表了兩篇精彩的CRISPR研究論文。其中，深圳大學第一附屬醫院深圳市第二人民醫院開發的CRISPR“信號傳導器”特別引人注目。深圳大學的研究人員給sgRNA帶上能識別特定信號的改良版核糖開關，構建了基于CRISPRCCas9的“信號傳導器”。這種“信號傳導器”可以根據外界或內部信號調控內源基因的轉錄，實現對細胞信號通路和復雜分子網絡的定向控制。（更多詳細信息參見：Nature Methods連發兩篇CRISPR文章，深圳大學成果備受關注）

PRKAG2心臟綜合征是由PRKAG2基因突變造成的常染色體顯性遺傳疾病。武漢大學、中科院和復旦大學的研究人員建立了PRKAG2心臟綜合征小鼠模型，并通過CRISPR/Cas9基因組編輯成功校正了小鼠的PRKAG2突變。這項研究于八月三十日發表在Cell Research雜志上。（更多詳細信息參見：武大、復旦等單位用CRISPR治療遺傳疾病）

內切酶經過改造可以成為強大的DNA編輯工具，比如ZFN、TALEN、風頭正勁的CRISPRCCas系統和充滿爭議的NgAgo技術。不過這些技術都是通過序列識別來實現靶向切割的，會受到序列偏好的限制。南京大學的研究團隊九月十五日在Genome Biology雜志上發表了一項突破性成果。他們開發了結構引導的DNA編輯新技術，不再受到靶序列的限制。（更多詳細信息參見：南京大學發布無序列限制的DNA編輯新工具）

作者簡介：

常興 免疫博士，研究員，博士生導師 淋巴細胞分化及免疫耐受研究組長

學習經歷：1997-2001 北京大學生物生命科學學院，生物學士；2001-2006 美國俄亥俄州立大學，病理系，免疫學博士。工作經歷：2007 美國耶魯大學免疫學系博士后(Postdoctoral Research Associate)；2012 中國科學院上海生命科學院/上海交通大學醫學院健康科學研究所組長。榮謄：2008 美國Gershon/Trudeau Immunology，博士后獎；2011：中組部“青年千人計劃”