中外科学家携手发布CRISPR/Cas特刊

最新一期的《Human Gene Therapy》杂志，发布了一期题为“Focus on Genome Editing”（聚焦基因组编辑）的特刊，由哈佛-麻省理工大学Broad研究所的张锋（Feng Zhang）担任特邀编辑，来自中外的科学家以9篇评论、综述及研究论文的形式各抒己见，发表了对于CRISPR/Cas基因编辑技术的一些看法和最新研究进展，当前这些文章全部可以免费阅读全文。

The Bacterial Origins of the CRISPR Genome-Editing Revolution

在过去的3年里，CRISPR/Cas基因组编辑系统彻底改变了生物学研究，其使得能够相对简单及廉价地在活细胞中导入定向的DNA序列改变，这种能力现已被应用于临床医学中，并将对药物和其他疗法开发、农业和食物产品造成重大的影响。

来自马萨诸塞大学医学院的Erik Sontheimer，及北卡罗来纳州立大学的Rodolphe Barrangou在这篇文章中描述了这一技术的起源。指出CRISPR/Cas原本是细菌保护性免疫系统的组成部分，现被开发为了由“硬件”组件（在Cas蛋白帮助下，可在特异位点打断DNA链的一个RNA引导的DNA靶向系统）和可以进行编程及重编程来修复或替换缺陷基因的“软件”组件构成的基因组编辑工具。

Dimeric CRISPR RNA-Guided FokI-dCas9 Nucleases Directed by Truncated gRNAs for Highly Specific Genome Editing

为了克服CRISPR/Cas9基因编辑方法中经常出现的脱靶突变，来自哈佛医学院和麻省总医院的研究人员提出了两种策略来大大提高RNA引导核酸酶靶向切割和修复DNA区域的特异性：一种策略就是在gRNAs和靶DNA区域之间构建更短的结合位点；另一种就是将FokI结构域插入到Cas9蛋白，形成核酸酶二聚体（RNA引导的FokI-dCas9核酸酶，RFN）。研究人员称他们成功地利用这些新技术改造了人类癌细胞和胚胎干细胞。

Adenovirus-Mediated Somatic Genome Editing of Pten by CRISPR/Cas9 in Mouse Liver in Spite of Cas9-Specific Immune Responses

非酒精性脂肪性肝炎(NASH)是一种以肝脏中过度累积脂肪为特征的人类流行性肝脏疾病。在这篇文章中，来自马萨诸塞大学医学院的研究人员利用腺病毒(Ad)载体传递源自酿脓链球菌的Cas9(SpCas9)系统，靶向了小鼠肝脏中与NASH相关一个基因Pten。

他们发现在肝脏中存在典型Ad载体相关免疫毒性的情况下Ad载体介导了有效的Pten基因编辑。在载体输入4个月后，接受Pten基因编辑Ad载体的小鼠显示肝肿大及NASH的一些特征，与Cre-loxP诱导小鼠肝脏Pten缺陷的表型相一致。他们还检测到了诱导出的抗SpCas9体液免疫及潜在的SpCas9特异性细胞免疫反应。新研究为建立人类肝疾病模型指出了一种策略，并强调了未来在涉及体内传递CRISPR/Cas9的转化研究中考虑Cas9特异性免疫反应的重要性。

Delivery and Specificity of CRISPR/Cas9 Genome Editing Technologies for Human Gene Therapy

利用CRISPR/ Cas9技术进行基因组编辑正在彻底改变基因功能研究，并有可能促成一类针对广泛疾病的全新治疗方法。实现这一目的不仅需要确定这一技术效力和特异性，还需要优化将它传送至靶细胞中去的方法。

在这篇文章中，作者们概述了将CRISPR/Cas9元件传递至细胞中的各种方法，并重点介绍了与临床更为相关的一些方法。此外，他们还讨论了可用于评估Cas9编辑特异性的一些方法，并指出安全性是开发这一技术的首要考虑因素。

Challenges in CRISPR/CAS9 Delivery: Potential Roles of Nonviral Vectors

CRISPR/Cas9基因编辑平台现作为一种强大的基础研究工具，及潜在的基因组调控疗法得到广泛地应用。适当地选择传递系统是这一基因组编辑系统能否在靶细胞或生物体中有效地发挥作用至关重要的一环。到目前为止体内传递Cas9系统仍然是一个挑战。当前研究人员主要采用物理方法和病毒载体两种途径来传递基于Cas9的基因编辑平台。但物理方法更适合于体外传递，而病毒载体则存在安全性、有限的包装容量等问题。

随着一些非病毒药物传送系统的强劲发展，基于脂质或聚合体的纳米载体有可能成为传递CRISPR/Cas9系统的有力载体。在这篇综述文章中来自四川大学的研究人员回顾了用于传递Cas9系统的一些方法，并概述了近期开发的一些非病毒载体，它们有可能会成为未来基因组编辑平台的潜在载体。作者们还在文章中描述了通过结构改造来优化阳离子纳米载体所做出的一些努力，并着重介绍了正在临床调查中的一些有前景的非病毒载体。

CRISPR/Cas9-Mediated Genome Editing of Epigenetic Factors for Cancer Therapy

近年来，遗传工程重组核酸酶的发展为科学界带来一些简便且可靠的基因组编辑技术。尤其是CRISPR/ Cas9系统的开发，发现各种版本的Cas9蛋白和传递载体，使得现在将目的突变导入到基因组中去，纠正疾病相关突变，激活或抑制感兴趣的基因变为切实可行。

在癌细胞中表观遗传调控因子常常发生异常，这对于正常细胞转变为癌细胞起着至关重要的作用。在癌变的各个步骤中肿瘤相关的表观遗传改变或表观遗传因子突变扮演着重要的角色，影响了许多癌症相关基因及广泛的癌性表型。因此，表观遗传调控酶有可能成为癌症治疗的候选靶点。

在这篇文章中，来自四川大学的研究人员探讨了基于CRISPR/Cas9的基因编辑在靶向表观遗传实现癌症基因治疗方面的应用前景。