生物通報道：就基因表達而言，人們主要還是一次研究一個基因。哈佛大學Wyss研究所的研究人員在著名遺傳學家George Church的領導下利用CRISPR/Cas9系統開發了一種革命性技術。該技術可以揭示一連串基因回路對生物過程的影響（比如組織發育或疾病發生），也可以精確指導干細胞分化，生成再生醫學所需的移植器官。相關論文最近發表在Nature Methods雜志上。

這項研究意味著人們可以開發出精確的基因療法來預防和治療疾病，是高度個性化醫療的曙光。個性化醫療是非常重要的，因為人的個體差異對疾病發展影響很大。

CRISPR/Cas9是時下最熱門的基因編輯系統，Cas9蛋白可以說是基因工程的瑞士軍刀，可以結合并切割任意DNA。Church等人以一種新方式使用Cas9，讓它激活特定基因的轉錄，從而表達或抑制特定的遺傳學性狀。他們把Cas9與延長了三倍的轉錄因子融合起來，使其能夠強力控制單個或多個基因的表達。（延伸閱讀：張鋒Nature發表重要突破：用 CRISPR啟動基因）

“在基因工程領域，能控制遺傳學性狀的旋鈕越多越好，”Church說�！拔覀冋故玖艘活惾�新的旋鈕，它們可以控制多個基因，決定特定遺傳學性狀的表達或表達程度。現在我們可以極為精確的上調或下調基因表達�！毖芯咳藛T在體外培養的酵母、果蠅、小鼠和人類細胞中證實了這一技術操縱基因表達的能力。

人類基因組90%的區域并不翻譯成蛋白質，曾經被認為是無用的垃圾。后來人們發現，這一區域的基因以一種神秘的方式起作用，而且這些基因往往串聯起來發揮作用。Church等人開發的新方法，可以靶標和激活這些人們知之甚少的DNA暗物質。

除了揭開DNA暗物質的秘密，Cas9還能將合成的基因環引入基因組，觸發全新的基因表達或者改變基因表達。用 Cas9精確操縱一連串基因，對干細胞工程也有很大的幫助，有助于開發移植用的器官和再生療法。

“要從干細胞生成器官，我們必須加快對發育生物學的理解，”Church說�！拔覀兊姆椒�可以快速干擾和分析大量基因組合，大大提升鑒定發育通路的速度。”

研究人員用自己開發的技術誘導干細胞分化成大腦神經元。他們發現，Cas9在編程神經元發育時比傳統方法好40倍。

“這項研究為人們提供了控制細胞和組織功能的有力途徑，會給所有科研和醫療領域帶來一場革命，比如基因治療、再生醫學、抗衰老等等，”Wyss研究所的Donald Ingber教授說。

生物通編輯：葉予

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Highly efficient Cas9-mediated transcriptional programming