來自杜克大學(xué)的研究人員設(shè)計出了一種能快速，方便有效靶向人類基因組任何基因的新方法，這種新工具建立在一種來自細(xì)菌的RNA引導(dǎo)酶的基礎(chǔ)上，即CRISPR-Cas RNA引導(dǎo)性核酸酶（RNA-guided nucleases，RGNs）。

這一研究成果公布在7月25日Nature Methods雜志上，研究人員指出這種新方法也能應(yīng)用于基因治療，以及將干細(xì)胞，或成體細(xì)胞重編程為其它類型細(xì)胞的研究中，比如利用皮膚細(xì)胞制造新的神經(jīng)細(xì)胞。

文章作者，杜克大學(xué)Pratt工程學(xué)院，基因組科學(xué)研究所的Charles Gersbach表示，“對于基因組序列，我們已經(jīng)了解了序列信息和所有組成部件，但是仍然需要能方便精確地操縱基因組的技術(shù)工具”，“這就是這個研究新工具的用武之地。”

Gersbach研究組一直致力于利用特殊的工程蛋白對基因組進(jìn)行操控，但是要想獲得理想的結(jié)果并不容易。因為很難擴(kuò)大想象到基因組中成百，甚至上千的基因的工作機制?！斑@就是這種研究為何總是被迫停止的原因，”他說。

Gersbach和博士后研究員Pablo Perez-Pinera 發(fā)現(xiàn)一種存在于鏈球菌中的Cas9 RNA引導(dǎo)性蛋白，也許能起到幫助。這種細(xì)菌將Cas9作為其適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的一部分，用以抵御病毒感染。這種蛋白能切下病毒DNA中的片段，將其插入到自身基因組中，用以未來進(jìn)行感染識別。科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些免疫系統(tǒng)成分在人體細(xì)胞內(nèi)也能起作用。

因此Gersbach等人就開始利用這種蛋白的天然活性，構(gòu)建基因工程研究。

在這篇最新研究中，他們修改了Cas9序列，使其不是切除DNA，而是開啟基因。研究人員發(fā)現(xiàn)這種新工具能特異性打開人類細(xì)胞的特殊基因，由此他們修改了一些興趣靶標(biāo)，比如對抗炎癥的基因，激活構(gòu)建神經(jīng)細(xì)胞，肌細(xì)胞或干細(xì)胞的基因網(wǎng)絡(luò)，而且研究人員還證明他們可以誘導(dǎo)能用于減輕鐮刀狀紅細(xì)胞病癥狀的一個基因。

這也就是說，這種新工具能發(fā)揮作用，能從臨床的角度對基因進(jìn)行操控。從理論上說，這種RNA引導(dǎo)性的工具可用于修改或影響基因組中任何位置的任何基因。

Gersbach目前希望能與IGSP合作者共同應(yīng)用這種新工具，分析基因組中上千位置基因的功能，比如與組織工程師Farshid Guilak教授合作，將能用于對抗炎癥，以及自身免疫性疾病，如關(guān)節(jié)炎。

“這是一種簡單，應(yīng)用廣泛的工具，任何人都能輕松操控它，”Gersbach說。

實際上，CRISPR-Cas技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)帶給了我們不少驚喜，目前也成為了不少科學(xué)家的寵兒，如近期加州大學(xué)舊金山分校，伯克利分校等處的研究人員指出CRISPR技術(shù)可以用于真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄調(diào)控研究，CRISPRi可以作為真核細(xì)胞基因表達(dá)精確調(diào)控的一種通用工具。

實驗證明，研究人員建立的CRISPR系統(tǒng)可以作為一個模塊化，靈活的DNA結(jié)合平臺，用于針對靶向DNA序列蛋白召集，這也表明CRISPRi可以作為真核細(xì)胞基因表達(dá)精確調(diào)控的一種通用工具。