《細胞》雜志發表論文 基因編輯技術CRISPR有了升級版

《細胞》雜志9日在線發表的一篇論文表示，美國懷特黑德研究所喬納森·魏斯曼等人設計了一種名為CRISPRoff的新基因編輯技術，可以在不改變DNA序列的情況下使某些基因“沉默”，從而以高特異性控制基因表達。這種“升級版”的基因編輯技術為研究表觀遺傳機制、重大疾病治療以及研發新冠病毒疫苗等提供了有力工具。

在過去的十年里，CRISPR-Cas9基因編輯技術給基因工程帶來革命性變革。其工作模式是，由一條單鏈向導RNA引導Cas9蛋白在DNA鏈上切割產生微小斷裂，細胞現有的修復機制就會修補這些漏洞。這一方法改變了潛在的DNA序列，會導致細胞遺傳物質發生永久性變化。此外，其依賴于細胞的內部修復機制，結果很難控制。

“利用這種新的CRISPRoff技術，可以編寫一個簡單程序來表達蛋白，該程序會被細胞記住并無限執行。”參與研究的加州大學舊金山分校助理教授盧克·吉爾伯特說。

基因的表觀遺傳意味著基因可能會因DNA鏈的化學變化而被沉默或激活，而甲基化是DNA的一種主要表觀遺傳修飾形式。DNA甲基化是指被稱作甲基的化學標記附著到DNA的基因上，標志其準備開啟或關閉。

研究人員構建了一個可以模仿自然DNA甲基化的表觀遺傳學編輯器，其可在RNA引導下，將甲基群附著在DNA的特定位點，被標記的基因將被沉默(關閉)，因此該技術得名“CRISPRoff”，與之相反的過程為“CRISPRon”，可以通過去甲基酶逆轉沉默效應，也不會改變DNA鏈序列。

研究人員對該技術進行測試發現，該技術不僅適用于蛋白質編碼基因，還適用于控制基因表達的非蛋白質編碼基因。

魏斯曼表示，這種簡單的基因編輯工具能有效沉默大多數基因，且不會損傷任何同質基因。該技術足夠穩定，可在數百次細胞分裂遺傳中進行操作，而且完全可逆，是“控制基因表達的良好工具”。

總編輯圈點：

幾十年來，生物學家手中的基因編輯工具一直在不斷升級換代。以往的鋅指酶、TALEN等基因編輯工具操作起來比較復雜，不太容易被掌握。因此，缺乏簡單易用的基因編輯工具，一直是困擾整個生物學領域的大難題。之后，CRISPR-cas9橫空出世，它憑借更為簡便的操作改變了現狀。如今，CRISPRoff技術又走上舞臺，科學家們進行基因編輯，又多了一把得心應手的工具。

(張佳欣)