遗传学大牛Nature头条文章：CRISPR的另类用途

　　George M. Church是哈佛医学院著名的遗传学教授、Wyss研究所的核心成员，被誉为是个人基因组学和合成生物学的先锋。近年来其研究组围绕CRISPR这一红得发紫的技术展开了新的研究，取得了许多重大突破。在公布于最新一期（7月12日）Nature杂志上的一项成果中，Church更是玩起了新花样——他们利用基因编辑在DNA中储存上了电影！

　　

生物通报道：George M. Church是哈佛医学院著名的遗传学教授、Wyss研究所的核心成员，被誉为是个人基因组学和合成生物学的先锋。近年来其研究组围绕CRISPR这一红得发紫的技术展开了新的研究，取得了许多重大突破。在公布于最新一期（7月12日）Nature杂志上的一项成果中，Church更是玩起了新花样——他们利用基因编辑在DNA中储存上了电影！

文章第一作者哈佛医学院合成生物学家Seth Shipman表示，这项研究利用基因编辑工具CRISPR，创造出世界上首个所谓的“分子记录仪”，朝着创建编码一系列事件的细胞记录系统迈出了重要的一步。研究人员表示这项研究的目的是在活体细胞基因组中记录数据，而且随后可以访问。此外，这项研究也有助于对抗疾病，以及加深我们对生物学的理解。

CRISPR剪辑

DNA的特点是能够在生物体内高保真地复制，从而保证其正确地被传递下去。研究人员发现，他们目前存取信息的准确度能达到90%左右。为了能研发出这样的系统，Church与Shipman等人采用了CRISPR-Cas免疫系统，首先他们用核苷酸生成代码，一个代码关联一张图片中单个像素。也就是说，每个像素都对应着多个核苷酸组成的DNA序列。整个视频的每一帧都由104个DNA片段组成，研究人员选中的视频是由英国摄影师Eadweard Muybridge的“人与动物运动系列”改编而成，显示的是一匹1887年，名为奔跑母马。

研究人员合成了代表图像的DNA序列，通过电穿孔技术，把这些DNA转入大肠杆菌中。在CRISPR-Cas系统的帮助下，这些DNA被整合到大肠杆菌基因组中。一旦整合，就实现了信息的存储。

具体来说，他们以每天一帧的速率在五天内将DNA引入大肠杆菌，随后对细菌群体中的CRISPR区域进行了测序，恢复了图像。由于CRISPR系统是依次添加DNA片段的，因此阵列中每个片段的位置可用于确定片段所属的原始帧。

编码革命

这一系统可以说是研究大脑，记录大脑进程的梦想记录仪，不过来自瑞士联邦技术研究所（ETH）的生物工程师Randall Platt认为，还需要更多的技术进步来实现这一目标。因为没有单个细胞能承接一个一上的DNA片段，因此视频信息需要储存在细胞群体中，目前还没有人能将CRISPR阵列转入哺乳动物中，“所以这还存在极大的局限性，不过这项研究确实在做开创性的工作”，Platt说。

其它的CRISPR-Cas系统也可将RNA转化为DNA，然后插入CRISPR阵列。 Platt认为这可能为利用阵列追踪基因表达，且不需要除去RNA的新大门。

北卡罗来纳州达勒姆公司的首席科学家Victor Zhirnov称这项工作是“革命性的成果”，并且希望能进一步利用这一技术， “这就像是1903年的第一架飞机飞行成功，而如今的飞机已经发展进步了许多。”

（生物通：万纹）

原文标题：

CRISPR–Cas encoding of a digital movie into the genomes of a population of living bacteria

Shipman, S. L., Nivala, J., Macklis, J. D. & Church, G. M. Nature