华人女科学家：更快、更有效的CRISPR编辑方法

　　加州大学伯克利分校的科学家们开发出了一种更快、更有效的方法采用CRISPR-Cas9来改造小鼠基因，由于这一新的基因编辑工具易于使用，简化了一个越来越受到欢迎的研究程序。

　　

生物通报道  加州大学伯克利分校的科学家们开发出了一种更快、更有效的方法采用CRISPR-Cas9来改造小鼠基因，由于这一新的基因编辑工具易于使用，简化了一个越来越受到欢迎的研究程序。

由于其有潜力纠正人类的简单遗传疾病，CRISPR-Cas9已引起全世界的广泛关注，基础研究人员对于CRISPR-Cas9有能力帮助他们了解更复杂的疾病，包括癌症和痴呆症的病因并开发出新疗法感到非常兴奋。

要做到这一点，他们需要去敲除或改造实验室动物，尤其是小鼠的一些特异基因，看看是什么地方出了错。当前构建这些“基因敲除”或“基因敲入”小鼠的金标准是，在小鼠胚胎干细胞中编辑这些基因，利用这些细胞构建出嵌合小鼠，然后让小鼠杂交得到纯品系。由于CRISPR-Cas9能够精确地改变或替换基因，这种编辑方法越来越多地被直接应用于受精卵或早期胚胎中。

这种叫做CRISPR-EZ的新方法使得在小鼠胚胎中实施基因组编辑变得为更简单，它避开了构建基因敲除小鼠过程中一个耗时的障碍：利用显微针将基因编辑分子注入到受精卵中。相关论文描述在5月的《生物化学杂志》（Journal of Biological Chemistry）上。

领导这一研究的是加州大学伯克利分校分子与细胞生物学副教授何琳（Lin He）。何琳博士1997年从清华大学毕业，2003年在斯坦福大学医学院取得博士学位，后进入纽约冷泉港实验室开展研究工作。2008年加入加州大学伯克利分校。何琳博士是世界上最先发现miRNA在肿瘤形成中重要功能的学者之一。2009年何琳博士因为研究miRNA在肿瘤形成与治疗中的作用做出了重要贡献，获得了美国麦克阿瑟基金会“天才奖”。成为了继哈佛大学庄小威和加州大学陈路之后第三位获得这一奖项的华人女科学家。

2007年，何琳博士在冷泉港实验室从事研究工作时，发现了一个参予p53肿瘤抑制网络的miRNA家族，这一发现有利于科学家们利用p53途径治疗癌症，也为miRNA通过p53抑制肿瘤细胞生长提出一新观点。她作为第一作者将这一重要成果发布在在Nature杂志上（何林最新《自然》文章解析miRNA肿瘤新研究 ）。

2011年，何琳博士领导加州大学伯克利分校的研究人员揭示了一个在体细胞重编程过程中扮演重要角色的miRNA家族，并证实抑制这一miRNA家族可大大提高iPS细胞生成效率。相关研究论文在线发表在10月23日的Nature Cell Biology杂志上（体细胞重编程效率低？原来有miRNAs在作怪 ）。

2015年3月，何琳博士在Science Signaling杂志上发表了综述性文章，探讨了miRNA赋予哺乳动物的结构和功能复杂性。文章指出，miRNA独特的结构和功能将继续激励研究者们探索广阔的非编码基因组，最终阐明哺乳动物基因组的功能复杂性（华人学者新发Science子刊：microRNA的复杂性 ）。

在最新的研究中，加州大学伯克利分校的研究人员发现，一种叫做电穿孔（electroporation）的简单实验室技术可以更好地起作用，使得她们能够以近100%的成功率将CRISPR-Cas9基因编辑分子插入到胚胎中。

在一项预实验中利用CRISPR-EZ，何琳的研究小组成功破坏了88%小鼠中两个拷贝的靶基因。由于显著提高了胚胎存活力，相比于CRISPR显微注射，这一程序构建出了更大数量的基因编辑小鼠。何琳说，CRISPR-EZ是一种简单且节约成本的方法，同时可对多个胚胎实施操作，只需要几毫秒的时间。

加州大学伯克利分校分子与细胞生物学教授、癌症研究实验室主任Russell Vance说：“在不久之前，构建一只基因敲除小鼠要花费至少25,000美元，需要6个月的时间。利用CRISPR及诸如CRISPR-EZ一类的改良技术，时间及成本下降了至少10倍。这些技术创新使得小鼠成为了模拟人类疾病更强大的一个工具。”

当前该研究团队正在与几个转基因小鼠机构合作，希望它们能够采用并改进这一电穿孔技术，何琳猜想这一技术也将能够简化其他转基因哺乳动物的构建。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Highly Efficient Mouse Genome Editing by CRISPR Ribonucleoprotein Electroporation of Zygotes

The CRISPR/Cas9 system has been employed to efficiently edit the genomes of diverse model organisms. CRISPR-mediated mouse genome editing is typically accomplished by microinjection of Cas9 DNA/RNA and single-guide RNA into zygotes to generate modified animals in one step. However, microinjection is a technically demanding, labor-intensive, and costly procedure with poor embryo viability. Here, we describe a simple and economic electroporation-based strategy to deliver Cas9/sgRNA ribonucleoproteins (RNPs) into mouse zygotes with a 100% efficiency for in vivo genome editing. Our methodology, designated as CRISPR RNP Electroporation of Zygotes (CRISPR-EZ), enables highly efficient and high-throughput genome editing in vivo, with a significant improvement in embryo viability compared to microinjection. Using CRISPR-EZ, we generated a variety of editing schemes in mouse embryos, including indel (insertion/deletion) mutations, point mutations, large deletions, and small insertions. In a proof-of-principle experiment, we used CRISPR-EZ to target the Tyrosinase (Tyr) gene, achieving 88% bi-allelic editing and 42% Homology-Directed Repair (HDR)-mediated precise sequence modification in live mice. Taken together, CRISPR-EZ is simple, economic, high-throughput, and highly efficient, with the potential to replace microinjection for in vivo genome editing in mice and possibly in other mammals.