华人学者Cell Stem Cell用CRISPR揭示发育机制

　　用hPSC研究发育机制一直比较困难。因为发育过程比较复杂，不同阶段有许多因子在起作用。斯隆凯特琳研究所（SKI）的研究团队通过新兴的基因组编辑技术克服了这样的问题，揭示了胰腺发育和糖尿病发展的重要机制。这项研究发表在四月二十八日的Cell Stem Cell杂志上。

　　

生物通报道：人类多能干细胞（hPSC）可以定向分化成相应的体细胞，是科学家们研究疾病的宝贵工具。不过，用hPSC研究发育机制一直比较困难。因为发育过程比较复杂，不同阶段有许多因子在起作用。

斯隆凯特琳研究所（SKI）的研究团队通过新兴的基因组编辑技术克服了这样的问题，揭示了胰腺发育和糖尿病发展的重要机制。这项研究发表在四月二十八日的Cell Stem Cell杂志上，文章通讯作者是SKI华人学者Danwei Huangfu。

研究人员通过TALEN和CRISPR对hPSC进行基因组编辑，随后诱导这些细胞定向分化。他们通过这样的方式系统分析了八种胰腺转录因子（PDX1、RFX6、PTF1A、GLIS3、MNX1、NGN3、HES1和ARX）的具体作用。

细菌一直在与病毒或入侵核酸进行斗争，为此它们演化出了多种防御机制，CRISPR/Cas适应性免疫系统就是其中之一。规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9的组合，可以在引导RNA的指引下，靶标并切割入侵者的遗传物质。 2012年研究者们利用这一特点，将CRISPR系统发展成了强大的基因组编辑工具。

这项研究证实，小鼠和人类的胰腺发育有着保守的基因需求。此外，研究人员还揭示了一些与二型糖尿病有关的胰腺发育机制。举例来说，RFX6参与了胰腺祖细胞的数量调控，胰腺β细胞分化对PDX1有特别的要求，形成葡萄糖响应性β细胞需要NGN3。文章指出，在hPSC中进行系统性基因组编辑，可以帮助人们进一步了解先天性疾病背后的机制。

Molecular Cell杂志此前曾推出技术特刊，介绍了生物学领域近年来出现的新兴技术。其中一篇文章对RNAi、TALEN和CRISPR这三大基因组编辑工具的核心技术进行了全面比较，并且为基因功能研究提供了一份实用指南。研究者们可以根据自己的需要，简单直观的找到最适合自己的技术。（更多详细信息请参见：CRISPR、RNAi、TALEN一张图教你做出正确选择）

CRISPR基因组编辑和iPS重编程是近年来的两大热点技术。CRISPR/Cas9已经在多个领域中展现了自己强大的特异性基因靶标能力。而iPS重编程在构建疾病模型和新药开发中有着很高的应用价值。将CRISPR应用到iPS细胞中去，似乎是一件大势所趋的事情。Stem Cells and Development杂志上刊登的一篇综述性文章全面探讨了这个问题，详细介绍了iPSC构建疾病模型的新进展，分析了三种主要基因组编辑工具在这一领域中的应用前景。（更多详细信息请参见：最新综述：三大基因组编辑工具在iPS中的应用）

遗传学界的大牛George M. Church领导哈佛医学院的团队，在人iPS细胞中进行了CRISPR基因组编辑。他们将全基因组测序和靶向深度测序结合起来，鉴定了Cas9编辑iPS细胞时的脱靶效应，还鉴定了一个影响Cas9特异性的单核苷酸变异（SNV）。这项研究发表在Nature Communications杂志上。（更多详细信息请参见：遗传学大牛最新文章：CRISPR编辑iPS细胞的脱靶情况）

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：Genome Editing of Lineage Determinants in Human Pluripotent Stem Cells Reveals Mechanisms of Pancreatic Development and Diabetes