張鋒發表CRISPR新突破 實現簡單的多重基因編輯
日期:2016-12-07 08:47:37
CRISPR是規律成簇的間隔短回文重復(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)的縮寫。CRISPR與內切酶Cas9是一對好基友,細菌依靠它們組成的防御系統對抗外來侵略者。CRISPR-Cas9能夠在引導RNA的指引下,靶標并切割入侵者的遺傳物質。2012年研究者們利用這一特點,將CRISPR系統發展成了強大的基因組編輯工具。該系統使用簡單而且擴展性強,很快便成為了生物學領域最耀眼的明星。
2015年人們發現,CRISPR還有一個好朋友——Cpf1。CRISPR-Cpf1也能在crRNA的引導下在人類細胞中剪切目標DNA,被稱為是新一代的CRISPR基因組編輯系統。Broad研究所和Wageningen大學的研究人員在CRISPR–Cpf1的基礎上打造了一個多重化基因編輯系統。這一重要成果于十二月六日發表在Nature Biotechnology雜志上,文章通訊作者是CRISPR技術先驅張鋒(Feng Zhang)和Wageningen大學的John van der Oost。
過去用Cas9靶標多個基因組位點需要構建多個或者很大的表達載體,使這種基因組編輯技術受到一定的局限。研究人員發現,Cpf1能夠加工自己的CRISPR RNA (crRNA)。而且Cpf1介導的pre-crRNA加工是獨立于DNA剪切的。這種能力可以用來簡化多重基因組編輯。他們在此基礎上設計CRISPR陣列,用一個載體同時在哺乳動物細胞編輯了四個基因,在小鼠大腦編輯了三個基因。
張鋒博士是麻省理工學院腦與認知科學助理教授、McGovern 腦研究所和Broad研究所核心成員,曾榮獲美國生物醫學大獎:瓦利基金青年研究家獎。去年年底,張鋒的研究團隊對化膿鏈球菌的Cas9進行了3個氨基酸的改造,建立了革命性的CRISPR-Cas9基因編輯系統,大大減少了“脫靶”編輯錯誤。這一完善的技術解決了使用基因組編輯時面對的一個主要技術問題。
今年六月,張鋒團隊在Science雜志上發布了一個靶向RNA的新型CRISPR系統。這種新方法有潛力開辟一條強大的細胞操控途徑。DNA編輯會造成細胞基因組永久性的改變,而CRISPR RNA靶向方法可以進行暫時的上調或下調,比現有的RNA干擾技術更具特異性,功能也更像大。
張鋒還與Aviv Regev合作開發了一種新測序技術——Div-Seq。在成體大腦中,新生神經元是相當罕見的。Div-Seq可以通過單核RNA測序揭示這些罕見神經元的動態。這一重要研究成果于七月二十八日發表在Science雜志上。