Nature技術突破：將CRISPR效率提高19倍

　　CRISPR/Cas系統可以構建出多個基因精確突變的小鼠，但其效率低下阻礙了生成足夠數量的轉基因小鼠來建立人類疾病模型。通過添加一種抗癌藥物Scr7到遺傳編輯的受精卵中，Whitehead研究所的科學家將CRISPR/Cas的效率顯著提高了19倍。這一重要的成果發表在本周的《自然生物技術》（Nature Biotechnology）雜志上。

　　CRISPR -Cas系統是通過在特異的位點造成DNA斷裂，然后依賴于細胞的DNA修復機制插入或刪除一個或多個靶基因來實現精確的基因組編輯。CRISPR/Cas系統使得在細胞系中進行基因組編輯變得相對快速且廉價。

　　Whitehead研究所創始成員Rudolf Jaenisch的實驗室以往證實，可以將這一系統用于動物遺傳編輯，但仍然有一些難題需要攻克。在這些應用中CRISPR/Cas介導的同源介導修復(Homology-directed repair, HDR)效率遠遠低于20%，因此阻礙了生成足夠數量的轉基因動物（通常是小鼠）來構建人類疾病模型。

　　在這篇Nature Biotechnology文章中，博士后Takeshi Maruyama及Whitehead研究所Hidde Ploegh實驗室的其他研究人員提出了一個完善CRISPR/Cas系統的方案。

　　Maruyama說：“這是一個不成熟的領域，但它正在迅速地發展。我們需要進行一些優化使得它對于利用小鼠開展研究的科學家們而言更加的實用。我認為這大大地改進了我們生成轉基因小鼠的方式。”

　　Maruyama說，幾乎所有的細胞和生物體都利用兩種DNA修復機制——非同源末端連接（NHEJ）和同源介導的修復(HDR)。相比HDR細胞往往更依賴NHEJ，然而在使用CRISPR/Cas時HDR則是首選的、更精確的機制。

　　為了提高HDR的活性，Maruyama將抗癌藥物Scr7添加到細胞中。Scr7與主要NHEJ信號通路中的一個關鍵酶Ligase IV結合，阻止了這種DNA修復。更為精確的HDR機制接管了工作，提高了這一過程中CRISPR/Cas的效率。這一技術不僅在細胞系中起作用，也適用于用來構建基因工程小鼠的受精卵。

　　Maruyama說：“這將真正地改進我們構建轉基因小鼠的方式，使之攜帶上我們想研究的特異突變。此前我們獲得實驗所需的小鼠非常的耗時。這將加速我們的研究。此外，這種基于藥物的藥物有可能使得我們能夠構建出攜帶著更復雜突變的變異小鼠。”