Nat Biotechnol：光控基因编辑CRISPR/Cas9系统问世
2015-06-18 佚名 不详
日本的科学家们已经开发出一种光活化的Cas9核酸酶来控制CRISPR诱导的基因编辑，一个“开关”即可激活。这个光激活的Cas9核酸酶可以为研究者在RNA诱导的核酸酶研究上提供更大的空间和时间的控制。这篇研究在线发表在最新的Nature Biotechnology中。 来自加州大学的干细胞生物学家Paul Knoepfler评论这项研究时表示：“这是一种非常有效的新系统，通过光精确地控制基因编
日本的科学家们已经开发出一种光活化的Cas9核酸酶来控制CRISPR诱导的基因编辑，一个“开关”即可激活。这个光激活的Cas9核酸酶可以为研究者在RNA诱导的核酸酶研究上提供更大的空间和时间的控制。这篇研究在线发表在最新的Nature Biotechnology中。
来自加州大学的干细胞生物学家Paul Knoepfler评论这项研究时表示：“这是一种非常有效的新系统，通过光精确地控制基因编辑。任何先进的技术，能够增加转基因的精确度和控制都是一个重要的进步。我们做的就是其中之一。”
最近日本东京大学的化学家Moritoshi Sato和他的同事开发一种光学开关蛋白，称为“Magnets”（磁铁蛋白）。当光激活时，这些蛋白会因为静电相互作用而聚到一起。该团队还利用光活化技术，开发出光激活CRISPR转录体系，调节目标特定基因的表达。现在， Moritoshi Sato的研究小组更进一步，利用其磁蛋白创造了光活化Cas9核酸酶（photoactivatable Cas9 nuclease，paCas9）。“现有的Cas9酶是不能够修改组织一小群细胞的基因，例如脑内的神经元，”Sato说道，“此外，现有Cas9经常出现脱靶效应，归因于其不可控制的核酸酶活性。我们一直热衷于开发强大的工具，使得能在空间和时间上控制基因组编辑。”
研究人员先将Cas9蛋白分成两个无活性的片段。然后他们在各个片段中加上一个磁体蛋白质。当用蓝光照射，磁蛋白聚到一起，分开的Cas9片段合并重组，激活RNA引导的核酸酶活性。重要的是，该过程是可逆的：当光被关闭时，paCas9核酸酶再次分裂开，核酸酶活性被暂停。
CRISPR/Cas9基因编辑技术业内领先实验室Feng Zhang实验组的 Fei Ann Ran评价这个新研究是“利用拆分Cas9结构来允许光激活的基因编辑”，“这是用Cas9的结构知识来工程改造扩展它功能的一个很好的示范，并增加了CRISPR/Cas9系统的通用性”。
Knoepfler表示，使用磁铁蛋白方式的光激活系统运作良好，而且一些研究人员可能会发现它在特定的应用上的角色。例如，特定的发育学研究中，通过精确导向的光束，激活超精密的某种发育基因的编辑，算是一种非常优雅的方式。他补充说，目前还不清楚该系统能否有效地减少CRISPR的脱靶效应，不过任何能够减少基因编辑组分激活时间的技术都可谓是增加了CRISPR的效率。
Sato的研究小组现在计划扩大可以激活paCas9核酸酶的光谱。开发配合不同颜色光的新型光开关蛋白质将是一个关键因素。
原始出处：
Nihongaki Y, Kawano F, Nakajima T, Sato M.Photoactivatable CRISPR-Cas9 for optogenetic genome editing. Nat Biotechnol. 2015 Jun 15. doi: 10.1038/nbt.3245
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