CRISPR ; 规律成簇的间隔短回文重复(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats),是大多数细菌及古细菌中的一种获得性免疫方式。 现在使用的CRISPR/cas 9系统是由最简单的type IICRISPR改造而来,该系统由单链的guide RNA和有核酸内切酶活性的Cas 9蛋白构成。下图解释其机理:(RE C, SCIE E O F, SOU E. TheCRISPRcz[J]. 2013.) 有什么用? 通过cas9蛋白形成DNA双链的断裂,而细胞通过NHEJ的修复会造成INDEL效应(insertion and deletion),进而造成基因的移码突变而达到基因敲除的目的。此外,还可以通过同源重组等方式达到对基因精确编辑的目的。其实,在此之前已经发展了多种基因的编辑工具,如:ZFN,TALEN等,并且也已经得到广泛应用。CRISPR则相对较为简单,廉价,高效,而且可以多处打靶。下图解释了几种基因编辑方式: (Pauwels K, Podevin N, Breyer D, et al. Engineering nucleases for gene targeting: safety and regulatory considerations[J]. New biotechnology, 2013.) 此外,在内切酶活性失活的cas9蛋白后加入KRAB/VP64等effector形成融合蛋白,可对下游基因其调控作用,如下图所示: (Gilbert L A, Larson M H, Morsut L, et al. CRISPR-mediated modular RNA-guided regulation of transcription in eukaryotes[J]. Cell, 2013, 154(2): 442-451.) 怎么用? 这一点就应该要看是出于什么目的了,如果是对于细胞的编辑可通过导入编码guide RNA和Cas 9的质粒;若是做动物模型一般则是显微注射RNA。addgene上有现在个实验室开发出来的载体:Addgene: CRISPR/Cas Plasmids for Genome Editing 至于怎么用于基因治疗,我就不是很清楚,这部分还是由大神来答吧。 基因治疗可参考这个问题: 能否利用 DNA 的重新编程治疗遗传病或解决人类进化过程中的缺陷? 意义 CRISPR可谓是2013年生物界的焦点,这项技术相对与ZFN,TALEN等基因打靶技术可以说是简便,经济得多,一般的实验室都可以构建自己的平台。如果要应用于临床治疗中,其脱靶效应应该是最应该解决的问题。 如Zhou Ziliang所说,用于临床治疗应该还有一段距离。
以前conditioned gene knock-out是要用loxp和cre这两个搭档的,CRISPR出现后好像是更方便(号称one step)而且可以同时target多个基因,而且可以修改后用于片段的插入改写,不限于删除。我记得校内有个帖子review过这个玩意。这里给出http://blog.renren.com/blog/247884829/917457936,希望有所帮助。通俗地来说,能编辑人类细胞的基因组片段了,删除插入改写碱基好像都ok。2013年这个技术爆发了多篇CNS文章,从酵母细菌到人类细胞,不仅能编辑而且能筛选,实乃实验室必备技术了。好像有位发现者还开了家公司了已经。人类有一些疾病是遗传病,其中又有些是单基因遗传病,要是能做到全身或者至少表达这个基因的细胞内的特异性编辑,可能就能治愈这些疾病。但是,至少先要解决off target的问题,然后还有很多期的临床试验。想想23andMe现在都受到FDA的管制了,直接in vivo编辑人体细胞DNA以用于临床我想还是有很长距离,10年之内能成功就不错了。
到底什么是CRISPR? ——它的中文名很长很拗口,和英文一样不知道怎么念,却能顾名思义,了解其基因序列上的特点,那就是——成簇的、规律间隔的、短回文、重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)。 既然是讲故事就把关子卖到最后,讲到那里再告诉大家这些定语的含义。是个啥?任何伟大事物的开端(原谅我下此断言,不过看溢美之词甚盛,也不算过分),任何风云人物的发家,任何跌宕故事的开始,总是不起眼“其貌不扬”的,我们的主角CRISPR系统也不例外。里都把CRISPR的起源说在了1987年,还是从我们最熟悉的E.coli,最经典的K-12株系中发现的,但是本着挖祖坟的心态费劲找出这篇26年前的文章来考据,却发现似乎其中只有这一点是与我们的CRISPR沾边的,就是这个回文序列。






