自2012年底CRISPR/Cas9最初被用于基因編輯之后，這個(gè)前途光明的技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到了許多研究領(lǐng)域，而且隨著技術(shù)的改良，越來越多的研究團(tuán)隊(duì)利用CRISPR進(jìn)行大規(guī)模的遺傳篩選，比如用于識別導(dǎo)致癌癥抵抗治療的突變，或者加速藥物靶標(biāo)評估。RNA干擾，相比于CRISPR/Cas9 在遺傳篩選方面的作用，無論是效率和特異性方面，目前都難以望其項(xiàng)背了。

人類細(xì)胞系遺傳篩選尋找癌癥靶向

以RNA干擾為基礎(chǔ)的遺傳篩選已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了人類細(xì)胞全基因組范圍篩選，但是由于對 RNAi 生物學(xué)的不完整解析，以及由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致了一些錯(cuò)誤的分析，比如一篇2012年發(fā)表在Science雜志上的文章：Use and Abuse of RNAi to Study Mammalian Gene Function 就指出了這些問題，并認(rèn)為研究哺乳動(dòng)物基因功能需要更加精確復(fù)雜的方法。

2013年，Science接連發(fā)表了兩篇人類細(xì)胞CRISPR-Cas9敲除篩選研究成果，一篇發(fā)現(xiàn)靶向18,080個(gè)基因（64,751個(gè)獨(dú)特靶向序列）的全基因組范圍CRISPR-Cas9敲除（GeCKO）文庫慢病毒傳遞，能進(jìn)行在人類細(xì)胞中的正向和負(fù)向選擇性篩選；另外一篇通過CRISPR技術(shù)，鑒定出允許黑色素瘤細(xì)胞增殖的基因和讓它們對某些化療藥物產(chǎn)生耐受性的基因。

RNAi 的不足之處在于它靶向 mRNA 而不是 DNA，因此它不可 能100% 剔除基因。張鋒之前曾表示，“CRISPR 能夠完全地剔除細(xì)胞中的一種給定蛋白，而shRNA(短發(fā)夾RNA) 只是降低它的表達(dá)水平，但是從不會達(dá)到完全剔除。”

來自加拿大多倫多大學(xué)Jason Moffat實(shí)驗(yàn)室的Traver Hart也是一位CRISPR技術(shù)領(lǐng)域的青年科學(xué)家，他曾自己定義了一套用于評估RNAi和CRISPR遺傳篩選治療的金標(biāo)準(zhǔn)，并且利用HCT116細(xì)胞系（來自人類結(jié)腸癌），Hart發(fā)現(xiàn)CRISPR篩選不僅更加敏感，也能避免出現(xiàn)額外的背景錯(cuò)誤。

相比于RNAi篩選，CRISPR篩選具有哪些優(yōu)勢呢？CRISPR 篩選是通過“整個(gè)生物學(xué)意義基因表達(dá)（水平）進(jìn)行篩選，而shRNA似乎只能在非常高水平表達(dá)的基因中進(jìn)行篩選，”Hart說，“這些信息我們無法從shRNA數(shù)據(jù)中獲取，除非我們能更好比對它，所以我們無法得知那些不知道的信息，而CRISPR技術(shù)，我們確信它將會革新遺傳篩選領(lǐng)域。”

Hart研究組去年發(fā)表文章，逐個(gè)關(guān)閉了近1.8萬個(gè)基因（整個(gè)人類基因組的90%）來尋找對細(xì)胞生存至關(guān)重要的基因。由此Hart生成了多倫多敲除文庫（Toronto KnockOut (TKO) library），靶向17,661個(gè)人類蛋白編碼基因的慢病毒編碼導(dǎo)向RNAs二代文庫。Hart說，“這個(gè)數(shù)字對于任何進(jìn)行shRNA或者RNAi研究的人來說都十分驚人（后者一般只能獲取幾百個(gè)數(shù)據(jù)）”。

12年前的人類基因組測序讓科學(xué)家們編寫出了構(gòu)成我們細(xì)胞和身體的部件——我們2萬個(gè)基因的清單。盡管取得了這一重大的成果，我們?nèi)匀徊磺宄總€(gè)基因的功能，或當(dāng)一些基因出錯(cuò)時(shí)讓我們生病的機(jī)制。為了做到這一點(diǎn)，科學(xué)家們意識到必須要逐個(gè)去關(guān)閉整個(gè)基因組中的基因，以確定細(xì)胞中哪些過程出現(xiàn)了錯(cuò)誤。但可以利用的工具不是不準(zhǔn)確就是太慢。

CRISPR的出現(xiàn)使得快速及高精度關(guān)閉基因變?yōu)榭赡?，而且這項(xiàng)研究也通過在5種不同的癌細(xì)胞系，包括腦癌、視網(wǎng)膜癌、卵巢癌和2種大腸癌細(xì)胞中關(guān)閉一些基因，發(fā)現(xiàn)了每種腫瘤都依賴于一組獨(dú)特的基因，可以用一些特異性藥物來靶向它們。這一研究發(fā)現(xiàn)為設(shè)計(jì)出只靶向癌細(xì)胞，而不損傷周圍健康組織的新療法帶來了希望。