盤點2017年CRISPR技術突破

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　　CRISPR技術日新月異，研究人員不僅為這種精確且相對易于操作的基因編輯技術尋找新的應用，而且也在進一步的完善這種技術，賦予它更多新的功能，今年CRISPR引人注目的技術突破包括：

　　RNA編輯

　　雖然人體很多疾病是來自于DNA，但是由于基因承載著生命最根源的信息，因此直接對DNA進行編輯會出現安全和倫理上的問題。而RNA編輯卻不同，通過編輯RNA能暫時性的糾正DNA翻譯的信息，讓蛋白質接收到正確的信息，達到治療的效果，這可能是更加有效的一種臨床應用方式。

　　今年Broad研究院的張鋒研究組將RNA編輯酶融合到靶向RNA的Cas蛋白中，這樣研究人員就能編輯人體細胞中特定的核苷酸了，張鋒研究組將這種方法稱為RNA Editing for Programmable A-to-I replacement (REPAIR), 這一技術不僅可以用作研究工具，而且可作為由突變引發的疾病的臨時治療方法。

　　CRISPR這一明星技術在基因組DNA編輯方面發揮了許多重要的作用，雖然其主要應用于DNA，但一些新的研究已將它的范圍擴展至RNA編輯。去年Nature Methods評選出的年度技術中就有將革命性的CRISPR基因編輯技術用來靶向RNA，其中的一大進展就是麻省理工張鋒研究組關于能夠靶向和降解RNA的一種RNA引導酶——C2c2（也被稱為Cas13a）功能特征的研究。

　　在此基礎上，張鋒研究組在10月5日Nature雜志上又公布一項成果，證實了切割RNA的Cas13a酶能夠特異性地降低哺乳動物細胞中的內源性RNA和報告RNA水平。并指出這種方法比RNA干擾（RNAi）的效率更高，能被用于抑制細胞RNA靶標，結合和富集感興趣的RNA，以及通過序列特異結合對細胞內的RNA進行成像。

　　研究人員發現切割RNA的Cas13a酶，能夠特異性地降低哺乳動物細胞中的內源性RNA和報告RNA水平。而且他們也指出與在細菌中不同的是，Cas13a在人細胞系中，僅僅只是靶向gRNA指定的RNA，細胞中所有其它的RNA保持完整。他們分離得到了Leptotrichia wadei的Cas13a酶，構建出了一種雙質粒RNA靶向CRISPR系統，這一系統能在不同的質粒上表達導向RNA（gRNA）和Cas13a基因，其中Cas13a基因含有一種經過改造的核定位序列。在人細胞系中，這種CRISPR-Cas13a系統能高效地切割報告質粒中轉錄的RNA和三種內源性基因轉錄的RNA。

　　在CRISPR出現之前，RNAi是調節基因表達的理想方法。但是Cas13a一大優勢就在于其具有更強的特異性，而且這種本身來自細菌的系統對哺乳動物細胞來說，并不是內源性的，因此不太可能干擾細胞中天然的轉錄。相反，RNAi利用內源性機制進行基因敲除，對本身的影響較大。

　　我們期待這一技術有一天可以用于治療多種疾病。

　　張鋒10月連發Science，Nature文章：CRISPR下一個技術趨勢—RNA編輯

　　CRISPR大牛再發Nature子刊文章：破解RNA靶向CRISPR酶Cas13a的作用機制

　　人類胚胎基因編輯

　　繼2015年中山大學一個研究組首次編輯了人類胚胎的基因組之后，今年這一研究組又在活的人類胚胎中糾正了導致乙型地中海型貧血（β-地中海貧血）的單核苷酸突變，成功去除乙型地中海型貧血致病基因，為世界首創。

　　這一胚胎細胞由實驗室通過克隆技術培養，原取自乙型地中海型貧血患者的組織，并沒有被移植到人體中。

　　堿基編輯是基因編輯技術 CRISPR 的進一步拓展，CRISPR 技術會對 DNA 產生破壞，當身體嘗試修復時，會使一系列基因指令失效，而黃軍就團隊使用的“化學手術”副作用則要小很多。

　　在人類已知的遺傳變異病癥中，大約有三分之二為點突變，堿基編輯有能力直接進行修正，或者根據研究需要，復制出很多的致病突變。

　　爭端之下，人類胚胎基因編輯該怎么走？

　　Nature頭條：包括中國學者在內的研究組利用CRISPR成功實現人體胚胎編輯

　　納米粒子遞送

　　盡管CRISPR-Cas的研究應用比比皆是，但在治療上的應用存在一大挑戰：安全有效的遞送系統。

　　今年，麻省理工學院的研究人員研發出了一種CRISPR基因組編輯工具的新傳遞系統，能特異性修飾小鼠基因。這一系統利用納米顆粒攜帶CRISPR組件，無需使用傳統的病毒傳遞，研究人員利用這一系統，成功的在約80％的肝細胞中切除了基因，這是CRISPR在成年動物中取得的最佳成功率。

　　相關人員表示：“這項研究真正令人興奮的是，我們證明了可以通過制造納米顆粒，永久的特異編輯成年動物肝臟中的DNA。”