初探“基因编辑技术”

“基因编辑技术是一把人类剪切基因的‘剪刀’。”中组部首批“千人计划”特聘专家、中山大学生命科学学院教授松阳洲介绍说。而在不久前，川大华西医院卢铀团队将进行首个人类CRISRP基因编辑临床试验的消息让基因编辑技术再度成为公众关注的焦点。

基因编辑到底是什么呢？所谓基因编辑，是指能够让人类对目标基因进行“编辑”，实现对特定DNA片段的敲除、加入等的一种技术。

CRISPR/Cas9系统则是一个新兴的基因编辑技术。CRISPR/Cas9是一种RNA介导的DNA内切酶，通过一个与目标序列互补的单引导RNA（single guide RNA，sgRNA）引导定位到基因组的目标序列上，此目标序列必须与一个以NGG或NAG形式的PAM序列相邻。CRISPR/Cas9在与目标序列结合后，在特定基因组区域产生双链断裂。DNA双链断裂可被两种DNA修复机制修复：同源重组或非同源末端连接修复。同源重组修复可通过提供外源性DNA模板插入特异序列，包括产生点突变、加入报告基因、插入标记或进行基因修正等。而非同源末端连接修复则可以通过产生插入或缺失突变，从而引起移码突变或产生提前终止密码等。通过CRISPR/Cas9介导在目标基因片段上产生DNA双链断裂，再通过同源重组或非同源末端连接修复机制引入突变或新的基因，就可达到特异性基因编辑的目的。

目前在生物学领域，对CRISPR/Cas9系统的应用模式主要集中在以下三个方向：（1）利用CRISPR/Cas9基因编辑技术定点编辑目标基因，现已广泛应用于各种真核、原核生物的基因工程方面；（2）基于CRISPR/Cas9系统的基因组规模的基因编辑，再结合高通量测序技术筛选与表型相关基因的技术；（3）利用灭活核酸酶活性后的Cas9（dCas9），将其改造成为一个利用RNA引导的归航装置，并通过改变与dCas9相融合的效应器来扩展该系统更加广泛的用途。

研究人员曾巧妙地运用了CRISPR/Cas9基因编辑技术和逻辑通路的原理，设计出一种基于CRISPR/Cas9系统的逻辑通路，输入端是由两个启动子组成，在细胞系内只有当这两个输入端口同时被激活时，输出端的基因才会被激活。首先研究者分别将肿瘤特异性高表达启动子hTERT与sgRNA融合，将膀胱的组织特异性高表达启动子hUPII与表达Cas9的基因融合。当细胞系同时存在这两个启动子高表达时，才能激活CRISPR/Cas9系统，对其下游基因进行编辑，从而激活输出端基因。该实验中，分别利用荧光素酶报告基因，与细胞凋亡相关的BAX基因，与细胞生长相关的p21基因，与肿瘤细胞转移相关的E-cadherin基因作为输出基因。实验证明，只有在膀胱癌的细胞系中，逻辑通路才会激活这些输出基因，从而诱导肿瘤细胞表型的进一步变化。这项研究为肿瘤基因治疗的研究提供了新的思路。

CRISPR/Cas9基因编辑技术具有灵活多变、操作简单、应用广泛等诸多优点，目前已成为基因编辑领域的新宠。利用其多重基因编辑的特性，针对临床个体基因异质性产生相应的多重转基因细胞或动物模型来达到个性化治疗及药物筛选的目的，也将对转化医学提供新的契机。CRISPR/Cas9基因编辑技术在肿瘤研究中的应用。将极大加快肿瘤发生发展相关信号传导通路的研究进展，同时也为肿瘤治疗策略提供了新的思路。（转化医学网360zhyx.com）