麻省理工的科學(xué)家們對(duì)目前最熱門的基因編輯系統(tǒng)CRISPR/Cas9進(jìn)行了改造,，這一成果發(fā)表在十二月十日的Nature雜志上。現(xiàn)在,，人們可以用這一技術(shù)在活細(xì)胞中有效啟動(dòng)任何基因,。

這個(gè)系統(tǒng)可以讓科學(xué)家們更簡(jiǎn)便地研究不同基因的功能，領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的CRISPR技術(shù)先驅(qū)張鋒（Feng Zhang）說,。

改造后的CRISPR技術(shù),，可以快速對(duì)整個(gè)基因組進(jìn)行功能篩選,，幫助人們鑒定涉及特定疾病的基因。張鋒等人在這項(xiàng)研究中就鑒定了讓黑色素瘤細(xì)胞抵抗癌癥藥物的幾個(gè)基因,。

CRISPR的新功能

CRISPR原本是細(xì)菌抵御病毒感染的免疫體系,。之前人們利用這個(gè)系統(tǒng)建立了基因編輯復(fù)合體，這個(gè)復(fù)合體包括Cas9酶和引導(dǎo)RNA,。引導(dǎo)RNA結(jié)合到基因組的特定序列,，告訴Cas9在哪里進(jìn)行剪切。

近兩年來,，Cas9工具被廣泛用于關(guān)閉或替換基因,，而張鋒等人這次成功將它改造來啟動(dòng)基因。

之前也有人嘗試過用CRISPR系統(tǒng)啟動(dòng)基因,。他們失活了Cas9的剪切活性,，并將Cas9連上活化結(jié)構(gòu)域，這些結(jié)構(gòu)域能夠招募轉(zhuǎn)錄機(jī)器,，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄過程,。然而這些努力并不能持續(xù)啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄。

張鋒等人之前曾經(jīng)獲得了Cas9結(jié)合引導(dǎo)RNA和目標(biāo)DNA時(shí)的結(jié)構(gòu),，他們決定在此基礎(chǔ)上對(duì)CRISPR-Cas9進(jìn)行改造,。“知道了它的3D形態(tài),，我們就能合理的改善這個(gè)系統(tǒng),，”張鋒說。

人們過去是將活化結(jié)構(gòu)域連接在Cas9的末端,，但效果并不理想,。MIT這個(gè)團(tuán)隊(duì)意識(shí)到，RNA從Cas9復(fù)合體伸出的兩個(gè)小環(huán)是更好的連接位點(diǎn),，這樣活化結(jié)構(gòu)域在招募轉(zhuǎn)錄機(jī)器時(shí)就更加靈活,。他們用改造后的CRISPR系統(tǒng)成功激活了十個(gè)基因。這些基因的轉(zhuǎn)錄都得到了兩倍以上的增漲,，許多基因的活性甚至有了幾個(gè)數(shù)量級(jí)的增加,。

全基因組轉(zhuǎn)錄激活

隨后，研究人員建立了70,，290個(gè)引導(dǎo)RNA的文庫,，來靶標(biāo)人類基因組超過兩萬個(gè)基因。他們由此鑒定了讓黑色素瘤抵抗藥物PLX-4720的基因,。PLX-4720對(duì)于攜帶BRAF突變的患者療效比較好,，殘存下來的癌細(xì)胞會(huì)長(zhǎng)成新的腫瘤，導(dǎo)致癌癥復(fù)發(fā)。

研究人員將CRISPR元件引入大量體外培養(yǎng)的黑色素瘤細(xì)胞,，不同細(xì)胞對(duì)應(yīng)靶標(biāo)不同基因的引導(dǎo)RNA,。然后他們用PLX-4720處理這些細(xì)胞，由此鑒定幫助癌細(xì)胞生存的基因,。事實(shí)上他們也的確發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)新的抗性基因,。這樣的研究可以幫助人們開發(fā)新的癌癥藥物，阻止腫瘤獲得抗性,。

下一步張鋒實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃繼續(xù)進(jìn)行篩選,，尋找那些激活時(shí)能校正自閉癥或神經(jīng)退行性疾病（比如阿爾茨海默癥）的基因,。