來自麻省理工學(xué)院-哈佛大學(xué)Broad研究所、麻省理工學(xué)院、美國國立衛(wèi)生研究院、羅格斯大學(xué)新布朗斯維克分校和俄羅斯Skolkovo理工學(xué)院的研究人員，確定了一個靶向RNA而非DNA的新型CRISPR系統(tǒng)的特征。研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)》（Science）雜志上。

這種新方法有潛力開辟一條強(qiáng)大的細(xì)胞操控途徑。鑒于DNA編輯會造成細(xì)胞基因組永久性的改變，這一基于CRISPR的RNA靶向方法能允許研究人員生成可以上調(diào)或下調(diào)的短暫改變，相比現(xiàn)有的RNA干擾技術(shù)具有更大的特異性和功能。

Broad研究所核心成員張鋒（Feng Zhang）博士以及NIH進(jìn)化基因組學(xué)課題組負(fù)責(zé)人Eugene Koonin是這篇論文的共同資深作者。

張鋒博士是近幾年大熱的CRISPR/Cas9技術(shù)的先驅(qū)開創(chuàng)者之一。2013年，這位80后的年輕華人科學(xué)家開發(fā)出了可用來編輯DNA、敲除指定基因的CRISPR/Cas系統(tǒng)，自此之后一直致力于推動這一技術(shù)走向完美。而在改良及進(jìn)一步操控CRISPR/Cas9這一工具加速基因組研究的同時，張鋒課題組也在尋求進(jìn)一步擴(kuò)大基因組編輯的工具箱。

在2015年9月Cell雜志上的一項(xiàng)研究中，張鋒及其同事們報(bào)告稱發(fā)現(xiàn)了一種不同的CRISPR系統(tǒng)，其有潛力實(shí)現(xiàn)更簡單、更精確的基因組工程操作。他們描述了這一新系統(tǒng)一些出乎意外的生物學(xué)特征，證實(shí)可以操控它來編輯人類細(xì)胞基因組。

2015年10月，張鋒博士與Eugene Koonin合作發(fā)現(xiàn)了自然存在的、具有基因組編輯潛力的三個新系統(tǒng)：C2c1、C2c2和C2c3。發(fā)現(xiàn)以及確定這些系統(tǒng)的特征有望進(jìn)一步擴(kuò)大基因組編輯工具箱，為生物醫(yī)學(xué)研究開辟新的途徑。這項(xiàng)研究發(fā)表在Molecular Cell雜志上。

在最新的Science文章中，張鋒、Eugene Koonin和同事們報(bào)告稱，鑒別并確定了能夠靶向和降解RNA的一種RNA引導(dǎo)酶——C2c2的功能特征。

研究結(jié)果揭示C2c2—第一個確定只靶向RNA的自然CRISPR系統(tǒng)——幫助保護(hù)細(xì)菌對抗了病毒感染。他們證實(shí)可以編程C2c2來切割細(xì)菌細(xì)胞中特異的RNA序列，這將使得它成為分子生物學(xué)工具箱中一個重要的新增工具。

C2c2專注靶向RNA的功能補(bǔ)充了靶向DNA的CRISPR-Cas9系統(tǒng)。能夠只靶向RNA提供了以一種高通量的方式特異性控制RNA及更廣泛地操控基因功能的能力。這有潛力加速了解、治療和預(yù)防疾病的進(jìn)程。

張鋒說：“C2c2打開了通向強(qiáng)大CRISPR工具全新邊界的大門。C2c2有著大量的可能性，我們對開發(fā)其成為可用于生命科學(xué)研究和醫(yī)學(xué)的一個平臺感到非常興奮。”

Eugene Koonin說：“研究C2c2揭示出了細(xì)菌似乎利用來防御病毒的一個全新生物機(jī)制。這一策略的應(yīng)用有可能是相當(dāng)驚人的。”

當(dāng)前，用來完成基因敲低的最常見技術(shù)是小干擾RNA(siRNA)。根據(jù)研究人員所說，C2c2 RNA編輯方法顯示了更大的特異性，有潛力實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用，例如：

•添加一些模塊到特定RNA序列中改變它們的功能（翻譯成蛋白質(zhì)的方式），這將使得它們成為用于大規(guī)模篩查及構(gòu)建合成調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的有價值的工具。

•利用C2c2熒光標(biāo)記RNAs作為一種方法來研究RNA的運(yùn)輸和亞細(xì)胞定位。

在這項(xiàng)工作中，研究小組利用C2c2精確地靶向及除去了特異的RNA序列——降低對應(yīng)蛋白質(zhì)的表達(dá)水平。這表明C2c2可以代表siRNA的一種替代方法，補(bǔ)充基于CRISPR的DNA編輯的特異性和簡便性，提供給研究人員一種利用RNA的可調(diào)節(jié)基因“敲低”能力。

C2c2具有的一些優(yōu)點(diǎn)使得它適合于工具開發(fā)：

•C2c2是一種雙組件系統(tǒng)，只需要一條向?qū)?/span>RNA來發(fā)揮功能

•C2c2遺傳上可編碼——這意味著可將必要元件合成為DNA傳遞到組織和細(xì)胞中。

論文的共同第一作者、張鋒實(shí)驗(yàn)室研究生Omar Abudayyeh說：“C2c2有可能會對我們認(rèn)識RNA在疾病和細(xì)胞功能中的作用造成最為重大的影響。”