常兴团队NatureMethods发布CRISPR新工具

人们已经发现了大量与人类疾病有关的单核苷酸变异，其中许多是功能获得性突变，会导致蛋白质的氨基酸置换或者形成转录因子的新结合位点。然而现有筛选方法（包括CRISPR、CRISPRi和RNAi）只能破坏一个基因或者改变其表达水平，难以引入一系列功能获得性突变进行高通量筛选，亟需能有效作用于哺乳动物细胞的遗传多样化工具。

中科院上海生命科学院/上海交大医学院健康科学研究所的研究团队十月十日在Nature Methods杂志上发表了一项重要研究成果。他们将活化诱导胞嘧啶核苷脱氨酶（AID）与CRISPR-dCas9融合起来，打造了有效的遗传多样化工具，以便对功能性变异进行高通量筛选。这篇文章的通讯作者是健康科学研究所的常兴（Xing Chang）研究员。

细菌一直在与病毒或入侵核酸进行斗争，为此它们演化出了多种防御机制，CRISPRCCas9适应性免疫系统就是其中之一。规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9的组合，可以在引导RNA的指引下，靶标并切割入侵者的遗传物质。2012年研究者们利用这一特点，将CRISPR系统制成了强大的基因组编辑工具。该系统使用简单而且扩展性强，很快便受到了研究者们的广泛欢迎。

丧失核酸酶活性的dCas9依然可以到达目的地，只是无法进行剪切。研究显示，dCas9-AIDx会在sgRNA的引导下把胞嘧啶或鸟嘌呤直接变成其它碱基，在指定位点形成一系列变异。与尿嘧啶DNA糖基化酶抑制剂联合使用，dCas9-AIDx能将胞嘧啶特异性转化为胸腺嘧啶，制造特定点突变。

研究人员在慢性粒细胞白血病细胞中用dCas9-AIDx靶标BCR-ABL，有效鉴定了赋予细胞伊马替尼抗性的已知突变和新突变。研究表明，dCas9-AIDx是一种相当实用的遗传学工具，可以在单碱基水平上筛选功能获得性变异。

上个月Nature Methods杂志同时发表了两篇精彩的CRISPR研究论文。其中，深圳大学第一附属医院深圳市第二人民医院开发的CRISPR“信号传导器”特别引人注目。深圳大学的研究人员给sgRNA带上能识别特定信号的改良版核糖开关，构建了基于CRISPRCCas9的“信号传导器”。这种“信号传导器”可以根据外界或内部信号调控内源基因的转录，实现对细胞信号通路和复杂分子网络的定向控制。（更多详细信息参见：Nature Methods连发两篇CRISPR文章，深圳大学成果备受关注）

PRKAG2心脏综合征是由PRKAG2基因突变造成的常染色体显性遗传疾病。武汉大学、中科院和复旦大学的研究人员建立了PRKAG2心脏综合征小鼠模型，并通过CRISPR/Cas9基因组编辑成功校正了小鼠的PRKAG2突变。这项研究于八月三十日发表在Cell Research杂志上。（更多详细信息参见：武大、复旦等单位用CRISPR治疗遗传疾病）

内切酶经过改造可以成为强大的DNA编辑工具，比如ZFN、TALEN、风头正劲的CRISPRCCas系统和充满争议的NgAgo技术。不过这些技术都是通过序列识别来实现靶向切割的，会受到序列偏好的限制。南京大学的研究团队九月十五日在Genome Biology杂志上发表了一项突破性成果。他们开发了结构引导的DNA编辑新技术，不再受到靶序列的限制。（更多详细信息参见：南京大学发布无序列限制的DNA编辑新工具）

作者简介：

常兴 免疫博士，研究员，博士生导师 淋巴细胞分化及免疫耐受研究组长

学习经历：1997-2001 北京大学生物生命科学学院，生物学士；2001-2006 美国俄亥俄州立大学，病理系，免疫学博士。工作经历：2007 美国耶鲁大学免疫学系博士后(Postdoctoral Research Associate)；2012 中国科学院上海生命科学院/上海交通大学医学院健康科学研究所组长。荣誊：2008 美国Gershon/Trudeau Immunology，博士后奖；2011：中组部“青年千人计划”