Nature Methods：Cas9大有潜力

　　CRISPR/Cas系统经过改造，可实现多个哺乳动物系统内高效可靠的RNA导向基因组修饰，从而大幅提高了基因组编辑以及基因组调控的方便程度。在新一期的《Nature Methods》杂志上，哈佛大学的研究人员发表文章，详细介绍了Cas9靶定方法、目前的改造进展，并就未来临床上的潜在应用提出建议。

　　

生物通报道 提到目前最热门的基因组编辑工具，非CRISPR/Cas莫属。今年以来，国内外多个研究小组聚焦这一领域，在Science、Nature和Cell等杂志上发表多项重要成果，而生物公司也迅速推出相关产品。

CRISPR/Cas系统经过改造，可实现多个哺乳动物系统内高效可靠的RNA导向基因组修饰，从而大幅提高了基因组编辑以及基因组调控的方便程度。在新一期的《Nature Methods》杂志上，哈佛大学的研究人员发表文章，详细介绍了Cas9靶定方法、目前的改造进展，并就未来临床上的潜在应用提出建议。

CRISPR/Cas是细菌和古细菌在长期演化过程中形成的一种适应性免疫防御，可用来对抗入侵的病毒及外源DNA。CRISPR/Cas系统通过将入侵噬菌体和质粒DNA的片段整合到CRISPR中，并利用相应的CRISPR RNAs（crRNAs）来指导同源序列的降解，从而提供免疫性。

此系统的工作原理是crRNA（CRISPR-derived RNA）通过碱基配对与tracrRNA（trans-activating RNA）结合形成tracrRNA/crRNA复合物，此复合物引导核酸酶Cas9蛋白在与crRNA配对的序列靶位点剪切双链DNA。而通过人工设计这两种RNA，可以改造形成具有引导作用的sgRNA（short guide RNA），足以引导Cas9对DNA的定点切割。

作者认为，作为一种RNA导向的dsDNA结合蛋白，Cas9效应物核酸酶是目前已知的第一个统一因子（unifying factor），能够共定位RNA、DNA和蛋白，从而拥有巨大的改造潜力。将蛋白与无核酸酶的Cas9（Cas9 nuclease-null）融合，并表达适当的sgRNA，可靶定任何dsDNA序列，而RNA可连接到sgRNA的末端，不影响Cas9的结合。因此，Cas9能在任何dsDNA序列处带来任何融合蛋白及RNA，这为生物体的研究和改造带来巨大潜力。

例如，转录主要依靠调控复合物的组装及其与染色质的相互作用。让无核酸酶的Cas9靶定某些转录因子的结合位点，也许能阻碍这些因子的招募，从而阐明其在转录中的作用。因此，作者认为，Cas9将作为一种灵活的工具，应用在多个方面，包括转录激活、转录抑制、表观遗传标记的调节、基因组结构的调节、sgRNA表达和定位的控制、基因组编辑等。

作者还展望了Cas9的治疗前景。Cas9介导的治疗干预可能有两条路线。第一是通过基因组编辑来纠正遗传病，并破坏入侵病毒的基因组。第二则是利用无核酸酶的Cas9融合，以类似于小分子药物的方式带来靶向的基因组调控。当然，这还需要跨过多个技术障碍。（生物通 薄荷）

原文检索

Cas9 as a versatile tool for engineering biology

Prashant Mali, Kevin M Esvelt & George M Church

Nature Methods 10, 957–963 (2013) doi:10.1038/nmeth.2649