CRISPR激活是什么？如何用于诊断罕见遗传疾病？

　　丹麦研究人员新开发了CRISPR基因编辑技术在诊断领域的新应用：CRISPR激活不活跃基因，用于发现特定基因的剪接异常，辅助诊断遗传疾病。真是想法创新。

　　

不完全统计有超过7000种不同的罕见遗传疾病，因为罕见，一些具有隐蔽性和复杂性的遗传病往往需要大量的基因分析和时间，将患者的基因组成与已知的疾病模式进行比较，需要很长时间才有可能得到正确的诊断。

除了基因变异，还有一类遗传变异影响mRNA剪接，亦是导致遗传疾病的主要原因之一，但变异的剪接原性很难预测。临床可及组织的RNA诊断能够在其自然遗传背景下通过快速功能表征来发现剪接变异。但是，一些受影响的基因在血液和皮肤等常规活检组织中并不活跃——例如只在特定神经细胞中活跃的基因——据估计在皮肤细胞和血细胞等容易活检取样的组织中，19%的疾病相关基因是“不活跃的”，这意味着临床可及组织的RNA诊断不能发现问题。这种困境使得难以通过常规手段深入了解疾病的遗传基础，导致延误诊断过程，增加患者和家属的不确定性，并阻碍了适当干预的及时开展。丹麦Aarhus大学和医院临床医学系临床教授、主席和顾问Uffe Birk Jensen解释说:“这意味着到目前为止，我们还不能正确地研究这些基因，因为它们只在特定的组织中活跃，比如神经系统，这是了解特定基因变异是否导致患者疾病的主要障碍。”

丹麦的研究人员最近发表在《美国人类遗传学杂志》上的一项研究中，使用CRISPR技术来激活皮肤或血液等容易获取细胞中的本来不活跃的基因，以检测mRNA在其自然遗传背景下是否正确剪接组装。这就是CRISPR激活作为一种潜在的革命性解决方案出现的地方。这项技术允许研究人员“开启”在皮肤和血液等容易接近的细胞中通常不活跃的基因，将朝着更快、更有效地诊断某些遗传疾病迈出的一步。

激活不活跃的基因 发现难以确定病因的遗传病背后的分子机制

研究人员利用基于dCas9-VPR mRNA递送平台的CRISPR激活(CRISPRa)，在疑似单基因疾病个体的皮肤成纤维细胞中诱导感兴趣基因的表达。通过这种体外剪接实验，成功鉴定了髓鞘蛋白零基因(MPZ)和痉挛性蛋白酶基因(SPAST)的种系变异的剪接模式。髓鞘蛋白零基因只在周围神经绝缘层的雪旺细胞中表达，而痉挛性蛋白酶基因(SPAST)主要在中枢神经系统中表达。经过一夜孵育，CRISPRa在皮肤成纤维细胞中强烈上调MPZ和SPAST转录，这使得使用逆转录聚合酶链反应，下一代测序和长读测序进行剪接变异分析成为可能。这项研究证明了一种有前途的基因诊断工具的原理，该工具涉及CRISPRa，可以激活易于取样细胞中的特定基因表达，以研究遗传变异的功能影响。这个程序在诊断实验室很容易操作，设备和试剂都是现成的。这可以为分析、诊断和理解遗传疾病提供新的机会。

“通过激活CRISPR，该基因可以在自然环境中被激活。在细胞模型中不需要基因修饰;我们可以简单地从病人身上取一个样本。同样的方法可以用于不同的患者，并且很容易适应其他基因，优点是它非常快，可能在几周内就能得到结果，”Uffe Birk Jensen解释说。

探索该技术的更广泛应用

有了这种新方法，研究人员希望为更有效、更准确、更容易诊断遗传疾病铺平道路。“我们已经在努力将这项新技术作为一种临床诊断方法。通过这种方式，当我们发现可能的剪接变异时，这项技术可以帮助我们做出正确的诊断，”Thorkild Terkelsen说，他是生物医学系的博士后，也是这项研究的合著者。他补充说，研究小组已经在探索这种方法的更广泛的潜力。“我们将验证更大的基因组，以了解该技术如何扩展并进行调整，以便该技术在临床中更容易使用。”