基因编辑技术CRISPR有了升级版 可在不改变DNA序列情况下开关基因

《细胞》杂志9日在线发表的一篇论文表示，美国怀特黑德研究所乔纳森·魏斯曼等人设计了一种名为CRISPRoff的新基因编辑技术，可以在不改变DNA序列的情况下使某些基因“沉默”，从而以高特异性控制基因表达。这种“升级版”的基因编辑技术为研究表观遗传机制、重大疾病治疗以及研发新冠病毒疫苗等提供了有力工具。

在过去的十年里，CRISPR-Cas9基因编辑技术给基因工程带来革命性变革。其工作模式是，由一条单链向导RNA引导Cas9蛋白在DNA链上切割产生微小断裂，细胞现有的修复机制就会修补这些漏洞。但这会改变潜在的DNA序列，导致细胞遗传物质发生永久性变化。此外，其依赖于细胞的内部修复机制，结果很难控制。

“利用这种新的CRISPRoff技术，可以编写一个简单程序来表达蛋白，该程序会被细胞记住并无限执行。”参与研究的加州大学旧金山分校助理教授卢克·吉尔伯特说。

基因的表观遗传意味着基因可能会因DNA链的化学变化而被沉默或激活，而甲基化是DNA的一种主要表观遗传修饰形式。DNA甲基化是指甲基化学标记附着到DNA的基因上，标志其准备开启或关闭。

研究人员构建了一个可以模仿自然DNA甲基化的表观遗传学编辑器，其可在RNA引导下，将甲基群附着在DNA的特定位点，被标记的基因将被沉默（关闭），因此该技术得名“CRISPRoff ”，与之相反的过程为“CRISPRon”，可以通过去甲基酶逆转沉默效应，也不会改变DNA序列。该技术不仅适用于蛋白质编码基因，还适用于控制基因表达的非蛋白质编码基因。

魏斯曼表示，这种简单的基因编辑工具能有效沉默大多数基因，且不会损伤任何同质基因。该技术足够稳定，可在数百次细胞分裂遗传中进行操作，而且完全可逆，是“控制基因表达的良好工具”。

总编辑圈点

几十年来，生物学家手中的基因编辑工具一直在不断升级换代。以往的锌指酶、TALEN等基因编辑工具操作起来比较复杂，不太容易被掌握。因此，缺乏简单易用的基因编辑工具，一直是困扰整个生物学领域的大难题。之后，CRISPR-cas9横空出世，它凭借更为简便的操作改变了现状。如今，CRISPRoff技术又走上舞台，科学家们进行基因编辑，又多了一把得心应手的工具。