生物通報道：規律成簇的間隔短回文重復CRISPR與內切酶Cas9的組合，原本是細菌抵御病毒的重要武器，現在這一組合已經成為了一個通用工具，被用于在真核生物中進行位點特異性的基因組修飾。

引導RNA（sgRNA）是一段與目標DNA片段匹配的短RNA，它負責指導CRISPR-Cas9的DNA剪切活性。人們發現，引入多個sgRNA可以同時修飾多個基因。CRISPR-Cas9在基因工程領域擁有巨大的應用潛力，吸引了眾多科學家的注意。

然而最近有研究顯示，在體外培養的細胞中，CRISPR-Cas9會在相關位點引入不容忽視的脫靶突變。如果DNA片段與目標片段的差異在五個核苷酸以下，就會出現脫靶效應。這一問題大大限制了該技術在臨床上的應用。

南京大學和Wellcome Trust Sanger研究所的研究人員發現，將Cas9 mRNA和sgRNA注射到小鼠胚胎后會引起脫靶突變。隨后他們利用Cas9切刻酶進行了活體基因組編輯，成功將這種脫靶效應最小化。這項研究于三月二日發表在Nature Methods雜志的網站上，通訊作者是南京大學模式動物研究所的黃行許教授，和Wellcome Trust Sanger研究所的William C Skarnes。黃行許教授還利用這一技術，對孿生的食蟹猴進行了精確的基因編輯，文章發表在1月30日的Cell雜志上。

研究人員通過Cas9切刻酶進行基因組編輯之后，又利用Ion Torrent公司的PGM測序儀，在小鼠胚胎和體外培養的細胞中，對已知的脫靶位點進行了深度測序。結果他們并未在這些位點發現Cas9切刻酶引入的脫靶突變。

研究顯示，鋅指結構的核酸酶（Cas9切刻酶）可以有效改善整個CRISPR-Cas9系統的特異性。文章解釋道，因為基因組DNA中的切口可以被內源的修復通路校正，所以Cas9切刻酶對基因組的危害非常小。研究人員指出，上述技術可以用來對任何模式生物或細胞模型進行基因組編輯。

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作者簡介：

黃行許：遺傳學教授、博士生導師

Email：huangxx@nicemice.cn ; xingxuhuang@nju.edu.cn

學習經歷：1995年，華南農業大學，胚胎組織學碩士；1998年，廣州軍醫大，胚胎組織學博士；1998.9-2000.8，中科大生物物理所國家生物高分子實驗室，分子生物學博士后研究；2000.8-2001.2，Houston大學，Anderson Cancer Research Center，細胞腫瘤學博士后研究；2001.2-2006.8，Department of Molecular Physiology and Biophysics, Baylor College of Medicine, 分子遺傳學博士后研究。

研究興趣：1、建立不同基因工程小鼠模型研究配子發生的調控； 2、結合利用同源重組技術、鋅指蛋白酶技術、RNA干擾技術、iPS技術進行不同動物的基因組改造。

生物通編輯：葉予

生物通推薦原文摘要：

Efficient genome modification by CRISPR-Cas9 nickase with minimal off-target effects

Bacterial RNA–directed Cas9 endonuclease is a versatile tool for site-specific genome modification in eukaryotes. Co-microinjection of mouse embryos with Cas9 mRNA and single guide RNAs induces on-target and off-target mutations that are transmissible to offspring. However, Cas9 nickase can be used to efficiently mutate genes without detectable damage at known off-target sites. This method is applicable for genome editing of any model organism and minimizes confounding problems of off-target mutations.