CRISPR/Cas9,是目前最常用的一種基因編輯技術。其中CRISPR是ClusteredRegularlyInterspacedPalindromicRepeats的簡稱,中文是規律間隔成簇短回文重復序列,來自原核生物基因組;Cas9是CRISPR相關的酶(CRISPR-associatedprotein9)的簡稱,是可導致雙鏈DNA斷裂的內切酶。
CRISPR/Cas9原本是廣泛存在于細菌和古細菌的適應性免疫系統,利用引導RNA(guideRNA,gRNA)干擾外來核酸,最早是1987年日本的一個課題組發現的該系統(Ishinoetal.1987),直到2012年CRISPR/Cas9系統基因編輯技術開始盛行。該系統在原核生物中分別在兩個階段:適應階段(即細胞從外源DNA獲得新的間隔序列)和干擾階段(即利用最近獲得的間隔序列靶向并裂解侵入性核酸)發揮作用(Deveauetal.2010)。因此所以該基因編輯技術也包括兩個基本組成部分:一個是匹配所需目標基因的引導guideRNA,去特異性結合靶向DNA(相當于外來核酸);,另一個是Cas9酶去切割目標DNA,切割的位點一般是PAM序列(5‘-NGG-3’)上游3個堿基處,從而幫助科學家對基因組進行修改編輯。
CRISPR/Cas9技術引起了生物醫學研究的重大變革,它可以快速、廉價、相對容易地糾正基因組中的錯誤,開啟或關閉細胞和生物體中的基因。在實驗室中也得到了廣泛的應用,包括細胞和動物模型的構建,功能基因組篩選和細胞基因組的實時成像。該技術已經被證明可以用來修復老鼠的DNA缺陷,治愈遺傳疾病,潛在臨床應用包括基因治療、治療感染疾病(如HIV)和用自體移植材料治療癌癥和其他疾病(Redmanetal.2016)。
參考文獻:
Deveau,Hélène;Garneau,JosianeE.;Moineau,Sylvain(2010):CRISPR/Cassystemanditsroleinphage-bacteriainteractions.InAnnualreviewofmicrobiology64,pp.475–493.DOI:10.1146/annurev.micro.112408.134123.
Redman,Melody;King,Andrew;Watson,Caroline;King,David(2016):WhatisCRISPR/Cas9?InArchivesofdiseaseinchildhood.Educationandpracticeedition101(4),pp.213–215.DOI:10.1136/archdischild-2016-310459.
IshinoY,ShinagawaH,MakinoK,AmemuraM,andNakataA(1987)Nucleotidesequenceoftheiapgene,responsibleforalkalinephosphataseisozymeconversioninEscherichiacoli,andidentificationofthegeneproduct.JBacteriol169:5429–5433.