電話：
021-67610176傳真：
2017年11月30日//---基因組編輯技術(shù)CRISPR/Cas9被《科學(xué)》雜志列為2013年年度科技進(jìn)展之一，受到人們的高度重視。CRISPR是規(guī)律間隔性成簇短回文重復(fù)序列的簡(jiǎn)稱，Cas是CRISPR相關(guān)蛋白的簡(jiǎn)稱。CRISPR/Caszui初是在細(xì)菌體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的，是細(xì)菌用來(lái)識(shí)別和摧毀抗噬菌體和其他病原體入侵的防御系統(tǒng)。
即將過(guò)去的11月份，有哪些重大的CRISPR/Cas研究或發(fā)現(xiàn)呢？小編梳理了一下這個(gè)月生物谷報(bào)道的CRISPR/Cas研究方面的新聞，供大家閱讀。
1.Nat Commun：新方法使得CRISPR基因編輯準(zhǔn)確性高達(dá)98%
doi:10.1038/s41467-017-01875-9
如今，在一項(xiàng)新的研究中，美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校生物醫(yī)學(xué)工程教授Krishanu Saha領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種能夠讓這種修復(fù)不那么容易地出錯(cuò)的新方法。相關(guān)研究結(jié)果于2017年11月23日在線發(fā)表在Nature Communications期刊上，論文標(biāo)題為“Assembly of CRISPR ribonucleoproteins with biotinylated oligonucleotides via an RNA aptamer for precise gene editing”。
與標(biāo)準(zhǔn)的CRISPR技術(shù)相比，這種新方法將按照所希望的那樣地重寫(xiě)DNA序列的概率提高了10倍。這些研究人員利用一種被稱作RNA適配子（RNA aptamer）的分子膠組裝一種完整的CRISPR修復(fù)工具包并將這種工具包運(yùn)送DNA切割位點(diǎn)上，從而實(shí)現(xiàn)這種更高的修復(fù)度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，新方法還有其他的幾項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。首先，這種工具包僅含有非病毒試劑，這就簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過(guò)程，并降低了在未來(lái)開(kāi)展遺傳手術(shù)臨床應(yīng)用時(shí)存在的安全性問(wèn)題。其次，將一種RNA適配子添加到這種工具包中要比修飾Cas9蛋白更加容易，而且提供更大的靈活性。通過(guò)添加熒光標(biāo)記，這允許研究人員很容易地在一個(gè)細(xì)胞群體中鑒定出所有經(jīng)過(guò)編輯的DNA序列。通過(guò)尋找這些熒光標(biāo)簽，他們能夠?qū)崿F(xiàn)98%的準(zhǔn)確率。
2.Nature：利用CRISPR-Cas9鑒定出AML白血病的新藥物靶標(biāo)---METTL3
doi:10.1038/nature24678
為了鑒定出治療急性骨髓性白血?。ˋML）的潛在新方法，來(lái)自英國(guó)韋爾科姆基金會(huì)桑格研究所、劍橋大學(xué)格登研究所等研究機(jī)構(gòu)的研究人員在一項(xiàng)新的研究中，利用CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)篩選AML細(xì)胞的弱點(diǎn)。他們構(gòu)建出攜帶著在人AML細(xì)胞中可能需要加以靶向的基因發(fā)生突變的小鼠白血病細(xì)胞，并且系統(tǒng)性地測(cè)試每個(gè)基因，以便發(fā)現(xiàn)哪些基因是AML細(xì)胞存活所必需的。
這些研究人員zui終篩選到46個(gè)潛在的候選基因，它們中的多數(shù)產(chǎn)生能夠修飾RNA的蛋白。在這些基因當(dāng)中，METTL3是具有zui強(qiáng)影響的基因之一。他們發(fā)現(xiàn)盡管METTL3是AML細(xì)胞存活所必需的，但是它并不是健康的血細(xì)胞所必需的，這就使得它成為一種不錯(cuò)的潛在藥物靶標(biāo)。相關(guān)研究結(jié)構(gòu)于2017年11月27日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Promoter-bound METTL3 maintains myeloid leukaemia by m6A-dependent translation control”。
3.Nat Commun：利用CRISPR-Cas9繪制DNA突變
doi:10.1038/s41467-017-01891-9
圖片來(lái)自Nature Communications, doi:10.1038/s41467-017-01891-9。
在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)的Jason Reed博士和同事們開(kāi)發(fā)出一種新的納米繪圖（nanomapping）技術(shù)，這可能引發(fā)致病性基因突變?cè)\斷和發(fā)現(xiàn)方法變革。這種新技術(shù)將高速原子力顯微鏡（AFM）與一種基于CRISPR的化學(xué)條形碼技術(shù)結(jié)合起來(lái)，幾乎與DNA測(cè)序那樣準(zhǔn)確地繪制DNA圖譜，同時(shí)更快地處理大片段的基因組。更重要的是，這種技術(shù)能夠由在普通的DNA播放器中發(fā)現(xiàn)的部件供電。相關(guān)研究結(jié)果于2017年11月21日在線發(fā)表在Nature Communications期刊上，論文標(biāo)題為“DNA nanomapping using CRISPR-Cas9 as a programmable nanoparticle”。
為了證實(shí)這種技術(shù)的有效性，這些研究人員繪制出淋巴瘤患者的淋巴結(jié)活組織樣品中存在的基因易位。這些基因易位在淋巴瘤等血癌中特別普遍，但是也存在于其他的癌癥中。
4.Science：重大突破！利用細(xì)菌CRISPR/Cas系統(tǒng)構(gòu)建出世界上zui小的磁帶錄音機(jī)
doi:10.1126/science.aao0958
在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的研究人員通過(guò)一些巧妙的分子技術(shù)，將一種天然的細(xì)菌免疫系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為一種微型數(shù)據(jù)記錄器，從而為開(kāi)發(fā)將細(xì)菌細(xì)胞用于疾病診斷和環(huán)境監(jiān)測(cè)等用途的新技術(shù)奠定基礎(chǔ)。相關(guān)研究結(jié)果于2017年11月23日在線發(fā)表在Science期刊上，論文標(biāo)題為“Multiplex recording of cellular events over time on CRISPR biological tape”。
這些研究人員對(duì)人體腸道中普遍存在的大腸桿菌的一種普通的實(shí)驗(yàn)室菌株進(jìn)行基因修飾，使得它們不僅記錄與它們與環(huán)境之間的相互作用，而且還記錄這些事件發(fā)生的時(shí)間。
論文通信作者、哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心病理學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)系助理教授Harris Wang說(shuō)，“這些被病人吞下的細(xì)菌可能能夠記錄它們?cè)谡麄€(gè)消化道中經(jīng)歷的變化，從而對(duì)之前無(wú)法觀察到的現(xiàn)象產(chǎn)生的認(rèn)識(shí)。”其他的應(yīng)用可能包括環(huán)境監(jiān)測(cè)，生態(tài)學(xué)和微生物學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究。
Wang和他的同事們利用很多細(xì)菌物種中存在的一種免疫系統(tǒng)---CRISPR-Cas---來(lái)構(gòu)建這種微型數(shù)據(jù)記錄器。CRISPR-Cas系統(tǒng)復(fù)制來(lái)自入侵病毒的DNA片段，因此隨后的細(xì)菌后代能夠更加有效地抵抗這些病原體。結(jié)果就是細(xì)菌基因組中的CRISPR位點(diǎn)按時(shí)間順序記錄著在病毒感染中存活下來(lái)的細(xì)菌和它的祖先遭遇到的病毒感染。當(dāng)這些相同的病毒試圖再次感染時(shí)，這種CRISPR-Cas系統(tǒng)能夠識(shí)別和消除它們。
5.Blood：利用CRISPR/Cas9替換T細(xì)胞受體產(chǎn)生優(yōu)異的抗癌T細(xì)胞
doi:10.1182/blood-2017-05-787598
在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自英國(guó)卡迪夫大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)一種方法來(lái)提高免疫系統(tǒng)中的T細(xì)胞破壞癌癥的能力，從而為抵抗一系列癌癥提供新的希望。相關(guān)研究結(jié)果于2017年11月9日在線發(fā)表在Blood期刊上，論文標(biāo)題為“CRISPR-mediated TCR replacement generates superior anticancer transgenic T-cells”。論文通信作者為卡迪夫大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Andrew Sewell教授，論文*作者為Sewell實(shí)驗(yàn)室的Mateusz Legut博士。
利用CRISPR/Cas9基因組編輯技術(shù)，這些研究人員對(duì)殺傷性T細(xì)胞（killer T-cells）進(jìn)行進(jìn)一步基因改造：移除它們的非癌癥特異性受體，并將這些受體替換為那些能夠識(shí)別和摧毀特定癌細(xì)胞的受體。
這些研究人員相信隨著時(shí)間的推移，基因編輯技術(shù)的新改進(jìn)將會(huì)*改變癌癥免疫療法，*地提高它們的療效，并讓它們適用于更廣泛的不同類型的疾病患者群體。
6.Science：CRISPR戰(zhàn)爭(zhēng)突顯授予保護(hù)范圍廣泛的權(quán)問(wèn)題
doi:10.1126/science.aao2468
圖片來(lái)自Thomas Splettstoesser (Wikipedia, CC BY-SA 4.0)。
美國(guó)杜克大學(xué)法學(xué)教授Arti Rai和亞利桑那州立大學(xué)生物技術(shù)教授Robert Cook-Deegan在一篇知識(shí)產(chǎn)權(quán)政策論壇論文中談及了基因編輯戰(zhàn)爭(zhēng)。他們提出在一些產(chǎn)權(quán)糾紛中，相比于發(fā)明的人，法院應(yīng)當(dāng)有更多的考慮。以CRISPR-Cas9等技術(shù)為例，他們聲稱應(yīng)當(dāng)將一些想法（和權(quán)利）賦予給作為與這種技術(shù)相關(guān)的未來(lái)研究工作的受益者的公眾。相關(guān)論文發(fā)表在2017年11月17日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Racing for academic glory and patents: Lessons from CRISPR”。
CRISPR-Cas9是一種前沿的基因編輯技術(shù)。鑒于很多研究人員正在利用它開(kāi)展基因編輯研究，它一直在新聞報(bào)道中出現(xiàn)。但是它得到廣泛報(bào)道的另一個(gè)原因是兩方正在聲稱他們發(fā)明了它。這兩方是美國(guó)加州大學(xué)和布羅德研究所。據(jù)稱，因許可權(quán)的存在，權(quán)將為這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)的zui終贏家?guī)?lái)大量的收入。
正如Rai和Cook-Degan所指出的那樣，由于1980年拜杜法案（Bayh-Dole Act）的通過(guò)，諸如此類的戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)進(jìn)行了幾十年。拜杜法案允許實(shí)體獲得聯(lián)邦資助的研究工作成果的。在這場(chǎng)CRISPR戰(zhàn)爭(zhēng)中，雙方都獲得美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究所（NIH）的資助，并且都申請(qǐng)了，但是申請(qǐng)的時(shí)機(jī)是不明朗的。但是也正如這兩名作者所指出的那樣，在法律糾紛中不應(yīng)該丟失或忽視的是公眾的權(quán)利。如果一方在這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)中獲勝，那么應(yīng)設(shè)法控制誰(shuí)能夠使用這種基因編輯技術(shù)和以何種方式使用。在將這種*所有權(quán)授予給一個(gè)實(shí)體的情形下，法院可能以一種有害的方式阻礙基因研究。如果一組研究人員在消除一種遺傳病中正在取得進(jìn)展但因不能夠獲得許可而進(jìn)展緩慢，該如何處理？無(wú)辜的人可能因?yàn)榉ㄔ旱牟脹Q而受到損害。這兩名作者提出解決方法就是在這些情形下，讓法院不再授予保護(hù)范圍廣泛的權(quán)，而是授予保護(hù)范圍狹窄的權(quán)，這就讓權(quán)持有者享有一些權(quán)利，但不是全部權(quán)利，從而為前沿技術(shù)創(chuàng)造一種更加開(kāi)放的體系。
7.PNAS：“基因剪刀”改造出三眼蚊子
doi:10.1073/pnas.1711538114
據(jù)美國(guó)加州大學(xué)河濱分校近日消息，該?？茖W(xué)家利用“基因剪刀”工具，培育出了多個(gè)特征發(fā)生改變的埃及伊蚊，這些黃色蚊子擁有三只眼睛、翅膀發(fā)育畸形。他們希望這些由基因編輯工具改造出的蚊子，能幫助預(yù)防和控制蚊媒傳播疾病。研究發(fā)表在一期的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》上。
現(xiàn)在，研究人員對(duì)埃及伊蚊進(jìn)行了基因改造，使其生殖細(xì)胞系能穩(wěn)定地表達(dá)Cas9酶，這種酶在目前流行的基因編輯工具“CRISPR／Cas9”中發(fā)揮了關(guān)鍵的“剪刀”作用。之后，研究人員使用CRISPR技術(shù)，對(duì)伊蚊的DNA（脫氧核糖核酸）進(jìn)行了有針對(duì)性的編輯。
研究人員對(duì)蚊子體內(nèi)與表皮、翅膀和眼睛發(fā)育有關(guān)的基因進(jìn)行干預(yù)或破壞，zui終培育出了黃色的、擁有三只眼睛、翅膀畸形的蚊子。比如，基因編輯工具對(duì)與表皮色素有關(guān)的基因進(jìn)行干預(yù)后，蚊子從黑色變成了黃色；與眼部色素相關(guān)的基因被破壞后，蚊子眼睛的顏色也從黑色變成了白色。
8.Nat Biotechnol：重磅！科學(xué)家開(kāi)發(fā)出能攜帶CRISPR系統(tǒng)的新型納米顆粒 可實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞基因組的編輯
doi:10.1038/nbt.4005
圖片來(lái)源：MIT。
近日，刊登在雜志Nature Biotechnology上的一篇研究報(bào)告中，來(lái)自MIT的科學(xué)家開(kāi)發(fā)出了一種新型納米顆粒，這種納米顆粒能夠運(yùn)輸CRISPR基因編輯系統(tǒng)，并對(duì)小鼠機(jī)體的基因進(jìn)行特異性修飾；因此研究人員就能夠利用納米顆粒來(lái)攜帶CRISPR組分，從而就消除了使用病毒的需要。
利用這種新型的運(yùn)輸技術(shù)，研究者就能對(duì)大約80%的肝臟細(xì)胞進(jìn)行特定基因的切割，這或許就能達(dá)到目前在成體動(dòng)物中應(yīng)用CRISPR技術(shù)的*成功率。 研究者Daniel Anderson教授說(shuō)道，讓我們非常激動(dòng)的是，我們制造了這種特殊的納米顆粒，其能被用來(lái)*特異性地編輯成年動(dòng)物機(jī)體肝細(xì)胞中的DNA；本文研究中，研究者所研究的一種名為Pcsk9的基因能調(diào)節(jié)機(jī)體膽固醇的水平，而人類機(jī)體中該基因的突變或許和一種名為家族性高膽固醇血癥的罕見(jiàn)疾病有關(guān)，目前FDA批準(zhǔn)的兩種抗體藥物能夠抑制Pcsk9基因的表達(dá)，然而這些抗體藥物需要在患者后半生中定期服用，而新型的納米技術(shù)或能*性地對(duì)該基因進(jìn)行編輯，同時(shí)就為治療這種罕見(jiàn)疾病提供了新的治療思路。
9.Nat Commun：基因編輯CRISPR-Cas9研究獲新成果
doi:10.1038/s41467-017-01496-2
復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、遺傳工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃強(qiáng)課題組與盧大儒課題組合作的關(guān)于基因編輯系統(tǒng)CRISPR-Cas9的研究成果在線發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》(Nature Communications)。該成果用冷凍電鏡單顆粒三維重構(gòu)方法解析了CRISPR-Cas9的DNA剪切活性結(jié)構(gòu)，在CRISPR-Cas9的DNA剪切機(jī)理研究方面取得了重要進(jìn)展。
過(guò)去幾年，眾研究機(jī)構(gòu)陸續(xù)解析了多個(gè)“Cas9-sgRNA-DNA靶鏈”的三元復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)。然而，這些復(fù)合物結(jié)構(gòu)并沒(méi)有*揭示出真正的DNA剪切活性構(gòu)象，人們對(duì)CRISPR-Cas9如何通過(guò)HNH與RuvC核酸酶域切割DNA單鏈的分子機(jī)制還很不明確。因此，獲得CRISPR-Cas9的剪切活性結(jié)構(gòu)成為了揭示該系統(tǒng)DNA剪切機(jī)理的關(guān)鍵。
針對(duì)上述研究問(wèn)題，黃強(qiáng)與盧大儒研究團(tuán)隊(duì)早在2014年就考慮采用冷凍電鏡方法來(lái)解決。他們首先構(gòu)建了釀膿鏈球菌Cas9酶 (SpCas9)、sgRNA和DNA的三元復(fù)合物，然后用冷凍電鏡單顆粒三維重構(gòu)方法解析該復(fù)合物的溶液結(jié)構(gòu)，獲得了一個(gè)5.2埃分辨率的冷凍電鏡結(jié)構(gòu) 。
復(fù)合物結(jié)構(gòu)的原子模型顯示，在已解析的所有結(jié)構(gòu)中，該復(fù)合物的HNH酶活性中心zui接近DNA鏈的切割位點(diǎn)；分子動(dòng)力學(xué)模擬及點(diǎn)突變實(shí)驗(yàn)表明，該復(fù)合物的HNH和RuvC核酸酶活性中心的催化氨基酸可以與DNA解旋單鏈形成切割反應(yīng)所需構(gòu)象。因此，研究獲得的復(fù)合物結(jié)構(gòu)是CRISPR-Cas9的DNA剪切激活構(gòu)象，為全面揭示剪切機(jī)理提供了關(guān)鍵的活性結(jié)構(gòu)信息，并為應(yīng)用蛋白質(zhì)工程技術(shù)優(yōu)化該系統(tǒng)、降低其脫靶效應(yīng)提供了重要的結(jié)構(gòu)生物化學(xué)基礎(chǔ)。目前，研究團(tuán)隊(duì)正在所得結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)下，應(yīng)用蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)方法對(duì)CRISPR-Cas9系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，以開(kāi)發(fā)脫靶效應(yīng)低、編輯效率高的新型基因編輯系統(tǒng)。
10.Nat Genet：新方法可校正CRISPR篩選的癌癥基因依賴性數(shù)據(jù)中的假陽(yáng)性
doi:10.1038/ng.3984
在一項(xiàng)新的研究中，布羅德癌癥依賴性圖譜（Broad Cancer Dependency Map）團(tuán)隊(duì)將來(lái)自342種癌細(xì)胞系的基于CRISPR的數(shù)據(jù)添加到他們不斷增加的癌癥基因依賴性目錄中，并且提供一種新的方法來(lái)確保這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。相關(guān)研究結(jié)果于2017年10月30日在線發(fā)表在Nature Genetics期刊上，論文標(biāo)題為“Computational correction of copy number effect improves specificity of CRISPR–Cas9 essentiality screens in cancer cells”。
為了限制這些假陽(yáng)性結(jié)果，布羅德癌癥依賴性圖譜計(jì)劃---一個(gè)將來(lái)自布羅德癌癥項(xiàng)目的阿喀琉斯計(jì)劃團(tuán)隊(duì)和癌癥數(shù)據(jù)科學(xué)團(tuán)隊(duì)、布羅德研究所基因擾動(dòng)平臺(tái)和其他的布羅德研究所團(tuán)隊(duì)的研究人員召集在一起的聯(lián)合計(jì)劃---開(kāi)發(fā)出一種被稱作CERES的計(jì)算方法，該方法可對(duì)匯集的CRISPR篩選數(shù)據(jù)進(jìn)行拷貝數(shù)效應(yīng)校正，并且針對(duì)癌細(xì)胞的基因依賴性提供給一種無(wú)偏見(jiàn)的看法。
正如布羅德癌癥依賴性圖譜團(tuán)隊(duì)在這項(xiàng)研究中報(bào)道的那樣，他們利用CERES對(duì)來(lái)自342種癌細(xì)胞系的全基因組CRISPR-Cas9篩選數(shù)據(jù)（迄今為止產(chǎn)生的zui大CRISPR敲除數(shù)據(jù)集）進(jìn)行校準(zhǔn)，這些癌細(xì)胞系是由布羅德-諾華癌細(xì)胞系百科全書(shū)（Broad-Novartis Cancer Cell Line Encyclopedia, CCLE）進(jìn)行管理的。這種方法極大地降低這些數(shù)據(jù)中的假陽(yáng)性結(jié)果，準(zhǔn)確地找到了已知的基因依賴性（如KRAS基因突變），并且允許新的基因依賴性浮現(xiàn)出來(lái)。
11.PNAS：中科院科學(xué)家培育出基因編輯瘦肉豬
doi:10.1073/pnas.1707853114
中國(guó)科學(xué)家23日宣布，他們利用基因編輯方法培育出一批健康的瘦肉豬，比正常豬脂肪少24%。這項(xiàng)工作由中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所趙建國(guó)領(lǐng)導(dǎo)完成，論文發(fā)表在新一期美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上。一些專家認(rèn)為，這是一個(gè)重要進(jìn)展。但也有人懷疑民眾對(duì)基因編輯瘦肉豬的接受程度。
趙建國(guó)研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)新一代基因編輯工具CRISPR，向豬細(xì)胞內(nèi)插入一種叫解偶聯(lián)蛋白1（UCP1）的基因，減少脂肪沉積，增加瘦肉率，zui終培育出的豬比正常豬脂肪少24%。
他們通過(guò)基因編輯工具將UCP1基因定點(diǎn)整合到豬胎兒的成纖維細(xì)胞的基因組中，培育出2500多個(gè)克隆豬胚胎，然后將這些胚胎注入13只代孕母豬體內(nèi)，其中3只母豬懷孕并產(chǎn)下12只雄性仔豬。與野生型豬相比，這些仔豬體溫調(diào)節(jié)能力顯著增強(qiáng)，但脂肪率和膘厚度顯著降低，瘦肉率顯著提高。分析表明，UCP1基因主要通過(guò)促進(jìn)脂肪水解來(lái)減少脂肪沉積，降低脂肪率。
12.Genome Biol：上海生科院完整敲除研究獲進(jìn)展,可選擇性消除單條染色體
doi:10.1186/s13059-017-1354-4
11月25日，《基因組生物學(xué)》發(fā)表了題為《CRISPR/Cas9介導(dǎo)的基因編輯技術(shù)敲除目標(biāo)染色體》的研究論文，該研究由中科院神經(jīng)科學(xué)研究所、腦科學(xué)與智能技術(shù)創(chuàng)新中心、神經(jīng)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊輝研究組與北京大學(xué)胡家志實(shí)驗(yàn)室合作完成。該研究介紹了CRISPR/Cas9技術(shù)的新型應(yīng)用，即在細(xì)胞、胚胎或體內(nèi)組織中，針對(duì)目標(biāo)染色體進(jìn)行多個(gè)DNA剪切，可以選擇性消除單條染色體。CRISPR/Cas9介導(dǎo)的目標(biāo)染色體消除為動(dòng)物模型的建立以及非整倍體疾病的治療提供了新的策略與方法。
II型細(xì)菌的CRISPR/Cas9系統(tǒng)由Cas9 核酸酶和單鏈引導(dǎo)RNA（sgRNA）組成，已經(jīng)被改造成一個(gè)的基因編輯工具，能顯著地提高編輯基因組的能力。sgRNA引導(dǎo)Cas9到達(dá)特定的基因組區(qū)域，剪切形成雙鏈DNA缺口，該缺口可以通過(guò)兩種方法修復(fù)——非同源染色體末端連接修復(fù)或同源重組修復(fù)。CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)基因突變、重組和染色體片段敲除的細(xì)胞或動(dòng)物。而研究者提出CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)是否可以用于整條染色體的消除，進(jìn)而對(duì)建立染色體缺失的動(dòng)物模型以及非整倍體疾病的治療提供新的途徑。
為了驗(yàn)證這個(gè)想法，研究人員首先證明應(yīng)用CRISPR/Cas9介導(dǎo)的針對(duì)Y染色體的多位點(diǎn)DNA切割可以有效地將小鼠胚胎干細(xì)胞的Y染色消除。這種多位點(diǎn)剪切可通過(guò)單個(gè)sgRNA靶向結(jié)合多個(gè)特異的染色體位點(diǎn)，或者通過(guò)14個(gè)sgRNA分別結(jié)合各自的特異位點(diǎn)來(lái)達(dá)到。此外，他們還發(fā)現(xiàn)小鼠X染色體，人的7號(hào)和14號(hào)染色體都可以通過(guò)這種方法消除。更為重要的是，唐氏綜合癥病人的iPS細(xì)胞中的21號(hào)染色體也可以通過(guò)這種方法特異性消除。因此，該研究*次證實(shí)了性染色體和常染色體可以通過(guò)基因編輯特異性消除。
13.Genome Res：世界*！科學(xué)家培育出帶有基因剪刀的工具豬
doi:10.1101/gr.222521.117
11月16日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院賴良學(xué)課題組的研究成果“Cre-dependent Cas9-expressing pigs enable efficient in vivo genome editing”在線發(fā)表在Genome Research（《基因組研究》）上。該研究構(gòu)建了新型條件性表達(dá)Cas9基因工具豬模型，利用此模型，實(shí)現(xiàn)了直接對(duì)成體大動(dòng)物進(jìn)行體內(nèi)基因編輯，并建立了大動(dòng)物原發(fā)性肺癌模型。
研究人員利用基因打靶技術(shù)，成功地將能夠剪開(kāi)基因的Cas9蛋白基因插入到豬基因組的一個(gè)特定的位點(diǎn)（ROSA26），相當(dāng)于在豬體內(nèi)加入了一把基因剪刀，并且在Cas9基因附近加上了能與Cre重組酶結(jié)合的loxp位點(diǎn)，后者相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)，能對(duì)其剪切功能的開(kāi)啟加以控制。研究人員利用此工具模型，不需要依賴受精卵注射或體細(xì)胞核移植技術(shù)，在動(dòng)物體內(nèi)轉(zhuǎn)入能識(shí)別特定基因的gRNA和重組酶，就可直接對(duì)豬的基因組進(jìn)行編輯，從而快速獲得相應(yīng)基因編輯豬模型。
研究人員將包裝的含有Cre重組酶和靶向六種腫瘤相關(guān)基因的gRNAs慢病毒通過(guò)滴鼻方式，感染工具豬的肺臟，在豬肺細(xì)胞的基因組發(fā)生癌化突變。三個(gè)月后，豬出現(xiàn)了典型的肺癌癥狀和病理變化，從而成功地建立了原發(fā)性肺腫瘤大動(dòng)物模型。
14.FEBS J：艾滋病新突破，CRISPR基因編輯技術(shù)再立一大功艾滋病新突破，CRISPR基因編輯技術(shù)再立一大功
doi:10.1111/febs.14293
在對(duì)抗艾滋病的道路上，*的科學(xué)家們一直在努力著，這些年來(lái)，對(duì)抗艾滋病的療法也取得了很大的進(jìn)展。艾滋病之所以可怕是因?yàn)榘滩《緯?huì)通過(guò)摧毀人類的免疫系統(tǒng)而傷害感染者的身體，感染艾滋病毒的患者基本上都不是因?yàn)榘滩《径?，而是由于殘缺的免疫系統(tǒng)使他們變得“遍體鱗傷”。據(jù)研究，艾滋病毒會(huì)感染大腦中的某些細(xì)胞，這些細(xì)胞是小膠質(zhì)細(xì)胞，同時(shí)，被感染的小膠質(zhì)細(xì)胞釋放有毒和炎性分子，削弱或殺死周圍的神經(jīng)元，引起神經(jīng)認(rèn)知障礙的問(wèn)題。
長(zhǎng)久以來(lái)，研究人員一直在尋找方法，了解艾滋病毒引起的神經(jīng)認(rèn)知障礙，然而，始終沒(méi)有大的進(jìn)展，研究人員對(duì)于艾滋病病毒和小膠質(zhì)細(xì)胞作用的了解非常有限。然而，發(fā)表的一項(xiàng)研究提供了新的見(jiàn)解，在新的研究中，科學(xué)人員使用CRISPR / Cas9基因編輯技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一種新型的艾滋病毒感染小膠質(zhì)細(xì)胞模型。
研究人員在報(bào)告中表示：“在此次研究中，我們運(yùn)用CRISPR / Cas9基因編輯技術(shù)所設(shè)計(jì)的新模型，有助于我們了解由艾滋病毒引起的神經(jīng)認(rèn)知障礙，這一發(fā)現(xiàn)將會(huì)帶來(lái)治療艾滋病的新策略。”（生物谷 Bioon.com）
13224517959
