挑戰“諾獎技術”，CRISPR可“生產”多能干細胞

圖片來源：Nature Communications

7月6日，發表在Nature Communications雜志上題為“Human pluripotent reprogramming with CRISPR activators”的研究中，由赫爾辛基大學Timo Otonkoski博士帶領的團隊首次通過激活細胞自身的基因將皮膚細胞轉化成了多能干細胞。

在此之前，細胞重編程（reprogramming）只有在向皮膚細胞人工引入被稱為“山中因子”（Yamanaka factors）的關鍵基因時才可能實現。山中，即為日本科學家山中伸彌（ Shinya Yamanaka），2012年，他與英國科學家John B. Gurdon因發現成熟細胞可被重編程為多能性的細胞獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。

具體來說，在這項研究中，Otonkoski博士等使用了一種被稱為CRISPRa（CRISPR-Cas9-based gene activation）的基因編輯技術，該技術并不會像傳統的CRISPR-Cas9一樣切割DNA，而是會在不改變基因組的情況下激活基因表達。

由于具有高度多路復用能力（ high multiplexing capacity）以及內源位點直接靶向性，CRISPRa已成為用于細胞重編程的一種極具吸引力的工具。

CRISPRa-reprogrammed induced pluripotent stem cell colonies stained for pluripotency marker expression. [Otonkoski Lab/University of Helsinki]

該研究證實，利用CRISPRa靶向內源性OCT4、SOX2、KLF4、MYC以及LIN28A啟動子能夠將原始人類皮膚成纖維細胞重編程為誘導多能干細胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）。

此外，通過額外靶向一個保守的富含Alu基序（Alu-motif）的參與胚胎基因組激活的附近基因，較低的基礎重編程效率能夠被提高一個數量級。而這種效應在一定程度上是由NANOG和REX1更有效的激活所介導的。

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這些數據表明，僅利用CRISPRa，人類體細胞就能夠被重編程為iPSCs。更值得一提的是，利用CRISPRa獲得的多能干細胞與典型的早期胚胎細胞非常相似。

“CRISPR/Cas9能夠被用于激活基因，對細胞重編程來說，這是一種很有吸引力的可能性，因為多個基因可以同時被靶向。此外，理論上來說，基于激活內源性基因而不是過表達轉移基因（transgenes）的重編程可能會導致更多正常的細胞。基于這項新成果，我們認為，未來設計出更好的、用于重編程的CRISPR激活系統是可能的。”Otonkoski博士總結道。