2021-07-24CRISPR打造强大成像系统

纽约大学的研究团队在CRISPR-Cas9的基础上开发了一个定向检测基因组区域的活体成像系统。该系统能够精确观测基因组位点和细胞核结构，揭示细胞核改变在基因表达调控和其他细胞过程中的重要作用。

CRISPR-Cas9原本是细菌在漫长的进化史中演化出的重要防御机制。规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9的组合，可以在sgRNA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。现在CRISPR-Cas9基因组编辑系统的应用延伸到了基因敲除、删除、染色体重排、RNA编辑、全基因组筛选等众多领域。

研究人员用病毒RNA和sgRNA生成了嵌合转录本。这种转录本与缺乏剪切活性的Cas9共表达，可以把荧光标记的病毒RNA结合蛋白招募到基因组指定位点。为了证实CRISPR成像技术的效率和灵活性，研究人员同时标记了小鼠染色体12的两种卫星序列，以及不同的基因组位点。他们在文章中指出，这是一种快速、稳定的低背景成像技术，可以用来追踪染色质互作动态和验证表观遗传学过程。

为了更好的研究非编码RNA，哈佛大学的科学家们以CRISPR为基础打造出了一个定向的RNA定位法——CRISPR-Display（CRISP-Disp）。他们利用失去催化活性的dCas9，将整合在sgRNA中的大片段RNA带到特定DNA位点。文章通讯作者是RNA领域的著名青年科学家JohnRinn博士，他曾被评为2009年美国国内撼动科学界的青年英才。

在CRISPR系统的基础上使用sgRNA文库进行遗传筛选，是鉴定基因调控子的一种有效方法。研究者们可以通过CRISPR筛选在基因组非编码区域中寻找功能性元件。不过这样的应用需要高度覆盖又简单实用的自定义sgRNA文库。耶鲁大学医学院的研究人员开发了一个名为MolecularChipper的新技术。该技术能够针对指定基因组区域生成密集覆盖的sgRNA文库。

酿脓链球菌的Cas9现在已经被广泛用于基因组编辑。那么，对Cas9进行基因工程改造将面临哪些限制呢？加州大学伯克利分校的研究团队通过随机插入突变对Cas9结构进行了全面分析，鉴定了这种蛋白的基因改造热点。这些位点可以耐受PDZ结构域的插入，不影响Cas9的结合和剪切功能。