盘点：“魔剪”CRISPR再立功！
2016-10-24 MedSci MedSci原创
近几年，基因编辑技术飞速发展，已成为全球科学家争相研究的热门领域之一。8月份小编为大家细数了“魔剪”CRISPR所立下的那些功劳，及“魔剪”CRISPR又立大功，接下来，小编列举最近一段时间CRISPR基因编辑系统取得的重大进展。【1】Nature：利用CRISPR/Cas9鉴定出线粒体疾病背后的遗传秘密在一项新的研究中，来自澳大利亚莫纳什大学莫纳什生物医学发现研究所等机构的研究人员鉴定出两个
近几年，基因编辑技术飞速发展，已成为全球科学家争相研究的热门领域之一。8月份小编为大家细数了“魔剪”CRISPR所立下的那些功劳，及“魔剪”CRISPR又立大功，接下来，小编列举最近一段时间CRISPR基因编辑系统取得的重大进展。
【1】Nature：利用CRISPR/Cas9鉴定出线粒体疾病背后的遗传秘密
在一项新的研究中，来自澳大利亚莫纳什大学莫纳什生物医学发现研究所等机构的研究人员鉴定出两个新的基因与线粒体疾病的一种主要病因相关联。他们的研究为更好地对线粒体疾病进行遗传诊断铺平道路，而且也可能有助于鉴定出用于治疗的潜在治疗靶标。相关研究结果于2016年9月14日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Accessory subunits are integral for assembly and function of human mitochondrial complex I”。论文通信作者为来自莫纳什生物医学发现研究所的David Stroud博士和Mike Ryan教授。
线粒体疾病是一种让患者缺乏能量、损伤肌肉和诸如大脑和心脏之类的主要器官的疾病。在澳大利亚，每5000名婴儿当中大约就有一人---或者说每周就有1名出生的澳大利亚婴儿---在出生时患有一种严重的线粒体疾病，这种疾病经常能够导致早逝。（文章详见--Nature：利用CRISPR/Cas9鉴定出线粒体疾病背后的遗传秘密）
【2】Nature：CRISPR工具箱被特殊RNA切割蛋白扩充
日前，一项刊登于国际杂志Nature上的研究报告中，来自加州大学伯克利分校(UC Berkeley)的研究人员通过研究扩大了新发现的CRISPR蛋白C2c2的作用，蛋白C2c2能够靶向作用RNA而不是DNA。
研究者指出，C2c2能够作为一种RNA引导的RNA切割酶，然而当前科学家们并不清楚该蛋白如何对RNA实施切割作用，在这项标题为“Two distinct RNase activities of CRISPR-C2c2 enable guide-RNA processing and RNA detection”的研究报告中，研究者们就通过研究发现，C2c2并不像我们之前认为的仅有一种RNA切割活性，实际上C2c2有两种不同的RNA切割活性，这两种活性能够互相协作来进行强大的RNA检测和降解功能。
研究者Doudna教授说道，这项研究扩大了我们对C2c2引导RNA过程的理解，同时也为我们提供了一种新型的RNase应用，C2c2就像一个全副武装的哨兵一样，其能够根据所检测的靶点来攻击所有的RNAs，而这种活性就能够被调节，作为一种自动的放大检测器来用于低廉的诊断检测中。
C2c2所具有的两种不同的RNA切割活性中每一种都有其自己的功能，第一种就是产生导向RNAs来促进C2c2寻找特殊的靶向RNA分子，第二种就是会激活一种互补的RNA靶点，从而作为一种常规的RNA切割器来破坏所有存在的RNAs。（文章详见--Nature：CRISPR工具箱被特殊RNA切割蛋白扩充）
【3】Science：张峰等人发现CRISPR在非编码基因组中的应用
两个独立的研究小组分别证明了基于 CRISPR 的技术可以用于识别疾病相关基因的关键调控元件。
来自麻省理工学院，Broad研究院等处的研究人员利用一个大型单导向RNA（sgRNA）文库，发现了影响癌症患者耐药性的基因的非编码调控元件，这一重要的发现公布在9月29日的Science杂志上，同期杂志的另外一项独立研究采用了一种高通量 CRISPRi 筛选技术，也在距离两种疾病相关基因1Mb（兆碱基）处发现了非编码元件。
这两项研究延伸了CRISPR在基础研究中的应用，分别扩展了 CRISPRi和 CRISPR/Cas9 非编码基因组筛选的应用范畴。（文章详见--Science：张峰等人发现CRISPR在非编码基因组中的应用）
【4】“基因魔剪”CRISPR或成镰状细胞贫血症克星
一篇关于利用CRISPR-Cas9技术治疗镰状细胞贫血症的论文，在美国学术期刊《科学·转化医学》上发表。由美国加州大学伯克利分校与旧金山分校以及犹他大学组成的研究团队，利用CRISPR-Cas9技术在体外成功修复干细胞中的致病突变基因，给镰状细胞贫血症患提供了潜在的治疗方法。
近日发表的该研究正是运用了CRISPR-Cas9，思路很直接，即重写骨髓的造血干细胞中发生突变的基因序列，将致病突变基因修复掉。干细胞具有自我复制能力，这样一来，从理论上讲，镰状细胞贫血症患者可以摆脱该疾病的困扰。
在论文中，研究人员介绍，将使用CRISPR-Cas9“改造”过的干细胞移植到小鼠体内后，研究组发现，这些干细胞可以存活至少16个星期，同时没有产生副作用的迹象。在小鼠体内的试验释放了令人欣喜的信号，意味着这一治疗方法或许能在人体上适用。
“这是一个很重要的进步，因为这是第一次我们证实了干细胞经过一定程度的编辑改造后，能对镰状细胞贫血症患者的治疗有效果，”该论文其中一位作者Mark Walters如是说。Mark Walters是美国加州大学旧金山分校血液与骨髓移植项目（BMT）的负责人。（文章详见--“基因魔剪”CRISPR或成镰状细胞贫血症克星）
【5】Nature子刊：CRISPR让致命疾病“弃恶从善”
肝脏疾病酪氨酸血症I型，是一种严重的疾病，医生通常使用药物治疗。然而，这种治疗是终身的，并且仍然存在肝癌的残留风险，通常是通过原位肝移植治疗。现在，美国贝勒医学院的研究人员在小鼠身上进行的研究显示，通过删除一个疾病相关的基因，他们可以把曾经致命的疾病，转变成一种良性的形式。相关研究结果发表在8月30日的《Nature Communications》杂志。
贝勒医学院细胞和基因治疗中心助理教授Karl Dimiter Bissig博士说：“代谢途径重新编程是一个新的概念。我们不是专注于引起疾病的基因，而是重点关注一个疾病相关的基因。简而言之，我们重写了代谢途径，这样，所需的正常过程就不必与导致这种疾病的区域或基因发生交集。”
这项研究结果表明，一次性治疗已被证明对小鼠有着永久性的影响，从而消除了对药物的需求。（文章详见--Nature子刊：CRISPR让致命疾病“弃恶从善”）
【6】Cell：首次利用CRISPR/Cas9系统鉴定出寄生虫必需基因
在一项新的研究中，来自美国怀特海德研究所的研究人员在顶复门（Apicomplexa）---导致疟疾、巴贝西虫病、隐孢子虫病和弓形虫病的单细胞寄生虫门---中进行首次全基因组筛选。这一筛选有助认识大量的未被研究过的寄生虫基因组，并且揭示为所有顶复门寄生虫所共有的一种蛋白。相关研究结果于2016年9月1日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“A Genome-wide CRISPR Screen in Toxoplasma Identifies Essential Apicomplexan Genes”。
论文通信作者、怀特海德研究所研究员Sebastian Lourido说，“从没有一种真正好的方法来研究任何一种顶复门寄生虫中所有基因的功能。我们引入一种方法来评估整个基因组的功能。这种技术能够被用来研究各种各样的课题，如营养获取、对免疫压力作出的反应、上位性（epistasis）和遗传相互作用等等。这是在这些寄生虫中开展研究成为可能所取得的重要一步。”（文章详见--Cell：首次利用CRISPR/Cas9系统鉴定出寄生虫必需基因）
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