規(guī)律成簇的間隔短回文重復(fù)CRISPR與內(nèi)切酶Cas9，原本是細(xì)菌抵御病毒的重要武器?，F(xiàn)在它們已經(jīng)成為了基礎(chǔ)研究、分子治療和作物改良中的有力工具，幫助人們?cè)诙喾N生物中進(jìn)行基因組編輯，包括人、小鼠、大鼠、斑馬魚(yú)、秀麗隱桿線蟲(chóng)、植物以及細(xì)菌。不過(guò)，CRISPR/Cas9的靶向能力和多重編輯效率，往往會(huì)受到引導(dǎo)RNA（gRNA）表達(dá)策略的限制。

為此，賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了從多順?lè)醋踊蛏a(chǎn)大量gRNA的通用策略。這項(xiàng)研究發(fā)表在三月二日的美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊PNAS雜志上，文章的通訊作者是賓夕法尼亞州立大學(xué)的副教授Yinong Yang。Yinong Yang博士早年畢業(yè)于浙江大學(xué)（前杭州大學(xué)），現(xiàn)在他已經(jīng)成為國(guó)際水稻分子病理領(lǐng)域的知名專家，近年來(lái)開(kāi)始從事水稻基因組編輯的研究工作。

CRISPR/Cas體系包括一個(gè)稱為Cas9的DNA剪切酶，和一段與目標(biāo)DNA片段匹配的引導(dǎo)性短RNA（gRNA）。Cas9內(nèi)切酶在gRNA的引導(dǎo)下切割特定的DNA位點(diǎn)，引入多個(gè)gRNA可以同時(shí)修飾多個(gè)基因?qū)崿F(xiàn)多重基因編輯。不過(guò)，CRISPR/Cas9的靶標(biāo)能力很大程度上受到gRNA表達(dá)策略的影響。

tRNA加工系統(tǒng)能夠精確切割tRNA前體的兩端，研究人員決定利用這一點(diǎn)提高CRISPR/Cas9系統(tǒng)的靶向和多重編輯能力。他們將tRNA與gRNA結(jié)合起來(lái)，合成了一個(gè)多順?lè)醋踊?。研究顯示，內(nèi)源tRNA加工系統(tǒng)能夠精確加工這個(gè)合成基因，有效生成大量攜帶正確靶向序列的gRNA，引導(dǎo)Cas9編輯多個(gè)染色體目標(biāo)。這一策略能夠在穩(wěn)定的轉(zhuǎn)基因水稻中，高效（可達(dá)到100%）實(shí)現(xiàn)多重基因組編輯和染色體片段刪除。

tRNA及其加工系統(tǒng)在所有生物中是相當(dāng)保守的，因此上述策略可以廣泛用于小RNA表達(dá)和基因組工程，顯著提高CRISPR/Cas9的靶向能力和編輯效率。賓夕法尼亞州立大學(xué)已經(jīng)為這一技術(shù)提出了專利申請(qǐng)。