Nature综述文章：聚焦CRISPR–Cas系统应用

　　麻省理工学院的张锋（Feng Zhang）博士是近两年大热的CRISPR/Cas9技术的先驱开创者之一。2013年，这位 80后的年轻华人科学家开发出了可用来编辑DNA、敲除指定基因的CRISPR/Cas系统，自此之后一直致力于推动这一技术走向完美。

　　12月10日，张锋博士在《自然综述神经科学》（Nature Reviews Neuroscience）杂志上发表了一篇题 为“Applications of CRISPR–Cas systems in neuroscience”综述文章，介绍了CRISPR–Cas系统在神经科 学领域中的应用。

　　许多脑疾病都受到遗传的强烈影响，研究人员一直希望能够鉴别出一些遗传风险因子，为揭示这些神秘疾病的原因及开发出可能的治疗方法提供线索。在早期，这一进展非常缓慢。许多研究成果无法重现，研究人员清楚地认识到要有把握地鉴别出重要的风险基因，必须要检测大量患者的基因组。

　　长期以来，基因组研究一直成本高昂，但近年来其已在加快速度。去年1月，Illumina公司宣布实现了一个期待已久的里程碑：将测序完整人类基因的成本降到1000美元以下。8年前，完成这一任务需要花费1000万美元和数周的研究工作。新系统可以在数小时内完成这一工作，每年测序数以万计的基因。

　　与这些惊人的进展同步，随着一种编辑活体细胞基因组新方法的发展，在过去的几年里另一场技术革命正在展 开。这种称作为CRISPR的方法允许研究人员精确地改变DNA序列——这一进展有望改变生物医学研究的许多领 域，有可能最终为开发出人类遗传疾病的新疗法奠定基础

　　CRISPR技术是基于一种细菌天然的抗病毒防御，其利用了一段短链RNA作为“搜索字符串”来定位对应的DNA靶序列。这一RNA片段可在实验室合成，设计来识别所有期望的DNA序列。与这一RNA一起的是一种叫做Cas的的蛋 白质，它可以在选择位点切割靶DNA，由此插入一段新序列——为研究人员编辑基因座提供了一个快速且灵活的“搜寻与替换”工具。

　　张锋是这一领域的先驱之一，他与哈佛大学的George Church一起最早证实了可利用CRISPR在活体细胞中编辑人类基因组。近年来，基于DNA测序发展而不断涌现的遗传新发现，张锋一直在利用CRISPR技术研究人类脑疾 病。

　　通过测序成千上万的个体，遗传学家们鉴别出了促成自闭症、精神分裂症和双向情感障碍等疾病风险的一些罕见遗传变异。CRISPR使得神经科学家们能够在细胞和动物模型中研究这些遗传变异。

　　今年，来自清华大学、中科院植物研究所的研究人员报告称，他们通过采用体细胞CRISPR-Cas9技术造成 Anillin条件性突变，证实Anillin调控了神经元迁移和神经元轴突生长。这项研究发表在《current biology》杂志上。

　　最近，美国约翰霍普金斯大学的研究人员利用CRISPR-Cas9，有效地将人类干细胞转化为视网膜神经节细胞，可将来自眼睛的视觉信号传递到大脑。这项工作不仅可帮助更好地了解视神经的生物学，也为我们带来一个细 胞为基础的人体模型，可用于发现阻止或治疗致盲疾病的药物。而且，最终它可能会促进细胞移植疗法的发展，恢复青光眼和MS患者的视力。

　　在这篇新综述文章中，张锋指出基于CRISPR–Cas的基因组编辑工具正在加速生物研究的步伐，允许在几乎所有的生物和细胞类型中进行靶向遗传调查。这些工具为开发出新模型系统，包括动物模型和干细胞源性体外模 型来研究神经系统的复杂性打开了大门。利用CRISPR–Cas系统来完成精确及有效的基因编辑，有潜力推动基 础和转化神经科学研究。