PNAS：开发出新型CRISPR/Cas9 标签系统用于测定染色体间的精确位置

  近日，一篇发表于国际杂志PNAS上的一篇研究论文中，来自美国麻省大学医学院的研究者开发了一种新型app，其可以利用多色彩版本的CRISPR/Cas9系统来帮助寻找和绘制染色体位点，CRISPR/Cas9是如今最热门的一种生物医学研究工具；研究者表示，这种标签系统或许可以帮助测定人类活细胞中相同染色体的两个位点或不同染色体两个已知位点间的精确现行距离，以此来理解基因表达的时空调控作用。

  我们机体每一个细胞的细胞核中都包含有23对染色体，其由长链紧密的DNA外面包裹蛋白质而组成；当基因被转录以及表达的过程中必须在染色体近段进行，而研究者推测，细胞核中染色体的位置或许会影响基因的可及性而且在胚胎发育乃至癌症发生过程中都扮演着重要作用。

  理解细胞内染色体的构成及位置变化对于揭示基因表达非常关键；研究者Pederson表示，通过利用三色系统开发多对荧光标签，我们就揭示了染色体在细胞中的精确位置，而且不同染色体之间的位置关联；这种CRISPR app可以帮助测定相同染色体两个不同位点间的距离，这样就可以清楚地解读染色体的紧密形态，这对于基因表达非常重要。

  早在1968年在细胞生物学的研究领域中，进行活细胞细胞核中染色体的精确定位被视为一件非常神圣不可及的事情，而近些年来，研究人员开发了许多不同的新方法来探测活细胞中的改变情况，包括转录激活子样效应子（TALEs）等。研究者表示，CRISPR系统的快速出现或可对活细胞的细胞核进行精确的绘图，而且科学家们也比较容易操作。利用多色系统，研究者就可以确定多种染色体的常见定位。

  研究者发现，富含基因的19号染色体趋于在细胞核的中心定位，而基因比较贫乏的18号染色体则位于外缘位置；位于细胞核中心位置的是17号染色体和其它5个近端着丝粒染色体，这些染色体末端都有容易区分具有特点的端粒，其中一个为21号染色体，该染色体如果出现额外的拷贝就会引发21三体综合征；3号和7号染色体也处于细胞核内的外缘部位。

  利用这种新型的标签系统，研究者就可以清楚地区分组成有机体细胞核的二倍体基因的不同位置，后期研究人员希望调整双色标签技术来研究肿瘤细胞的染色体易位，从而帮助解析癌症的进展。最后研究者希望这种新型的CRISPR/Cas9 app可以帮助绘制机体细胞发育的蓝图，同时也对人类疾病的发生进行研究，为新型治疗癌症等疾病的靶向疗法的开发提供新的研究思路。（转化医学网360zhyx.com）

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Multicolor CRISPR labeling of chromosomal loci in human cells
PNAS doi: 10.1073/pnas.1420024112
Hanhui Maa,1, Ardalan Naserib, Pablo Reyes-Gutierreza,2, Scot A. Wolfec, Shaojie Zhangb, and Thoru Pedersona,1
The intranuclear location of genomic loci and the dynamics of these loci are important parameters for understanding the spatial and temporal regulation of gene expression. Recently it has proven possible to visualize endogenous genomic loci in live cells by the use of transcription activator-like effectors (TALEs), as well as modified versions of the bacterial immunity clustered regularly interspersed short palindromic repeat (CRISPR)/CRISPR-associated protein 9 (Cas9) system. Here we report the design of multicolor versions of CRISPR using catalytically inactive Cas9 endonuclease (dCas9) from three bacterial orthologs. Each pair of dCas9-fluorescent proteins and cognate single-guide RNAs (sgRNAs) efficiently labeled several target loci in live human cells. Using pairs of differently colored dCas9-sgRNAs, it was possible to determine the intranuclear distance between loci on different chromosomes. In addition, the fluorescence spatial resolution between two loci on the same chromosome could be determined and related to the linear distance between them on the chromosome’s physical map, thereby permitting assessment of the DNA compaction of such regions in a live cell.