基于CRISPR技術(shù)的工具或可進行大規(guī)模遺傳性篩查

--提及基因編輯技術(shù)，我們會立馬想到這兩年的明星技術(shù)—CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)，從某種意義上來講，該技術(shù)就如何科學(xué)家們制造的新型小汽車一樣，如今科學(xué)家們不僅僅是停留在制造這種“小汽車”的程度，而且科學(xué)家們已經(jīng)開始開著小汽車開始兜風(fēng)了。2012年底科學(xué)家們開始利用CRISPR/Cas9進行基因編輯，該技術(shù)可以沿著DNA在特殊位點進行切割，而需要借助較短的導(dǎo)向RNA來將Cas9核酸內(nèi)切酶運輸至特殊位點。

更有意思的是，目前很多研究團隊已經(jīng)在大規(guī)模的遺傳篩查中開始這種技術(shù)，比如用該技術(shù)來鑒別驅(qū)動引發(fā)癌癥對療法產(chǎn)生耐藥性的基因突變，或者快去評估藥物靶點的作用，而在遺傳篩查方面，RNA干擾技術(shù)遠沒有CRISPR/Cas9技術(shù)做得好，不管是在特異性還是效率上均是如此。

與此同時，MD安德森癌癥研究中心的研究者Traver Hart等人就開始通過深入研究理解CRISPR/Cas9技術(shù)的能力及限制，如今CRISPR/Cas9工具箱一直在持續(xù)擴大，由博德研究所Zhang Feng及其它研究團隊的研究者所進行的喪失活性的Cas9可以同基因組進行結(jié)合并停止或增強基因的轉(zhuǎn)錄；如今Zhang Feng等人正在對Cas9酶類進行工程化操作來使其更具特異性并且尋找新型的基因編輯蛋白。

CRISPR技術(shù)上的研究進展

研究者Zhang Feng此前討論和如何對釀膿鏈球菌的Cas9蛋白進行工程化操作來改善其特異性，當DNA和導(dǎo)向RNA之間的配對并不時，Cas9核酸內(nèi)切酶可以誘導(dǎo)脫靶突變，從而使其不能更加理想化在臨床中進行的基因組編輯。

DNA鏈需要分離來適應(yīng)Cas9蛋白，研究者Zhang Feng的結(jié)構(gòu)性分析揭示了Cas9蛋白中的正電荷凹槽，而在該位點帶負電荷的非目標DNA會與之相吻合，Zhang表示，如果可以中和其中一些正電荷，那么就可以減弱蛋白的穩(wěn)定性從而使Cas9蛋白變得更加特殊。研究者針對Cas9創(chuàng)建了32個單點突變，并且通過可以進行驗證但易錯的的導(dǎo)向RNA將每個單點突變對基因EMX1進行靶向作用，Cas9中的5個突變可以對基因EMX1進行目標編輯但會降低10倍脫靶位點的切口；隨后研究人員利用突變的Cas9對名為VEGFA基因進行切割，VEGFA基因可以被引導(dǎo)切割兩個此前已經(jīng)鑒別的脫靶位點。

盡管所有突變的Cas9都可以降低脫靶效應(yīng)，但研究者表示，他們可以結(jié)合這些突變使Cas9變得更加具有特異性。Zhang Feng博士將這些特異性增強的Cas9蛋白稱之為“eSpCas9突變體”，通過利用單點和三點突變的eSpCas9來檢測多個導(dǎo)向RNAs時，科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)，這兩種eSpCas9突變體都可以以相同的效率來對目標位點進行編輯，如今將多個突變的導(dǎo)向RNAs同野生型的Cas9進行結(jié)合，Zhang Feng博士的研究團隊在可以提供特異性的導(dǎo)向RNA的3’端發(fā)現(xiàn)了所謂的“種子區(qū)”，相比較而言，這種新型的eSpCas9突變體就可以將 “種子區(qū)域”延伸至包括整個導(dǎo)向區(qū)域中，而且研究小組還將繼續(xù)努力研究使得這種新型系統(tǒng)變得更加具有特殊性。