生物通報道：“Cell Press Selections”是由Cell出版社推出的一份推薦文章集合手冊，主要介紹某個生命科學研究領域最新的進展及突出成果。相關特輯內容包括研究論文，評論性文章以及snapshots，涉及了同一領域的方方面面，更為重要的是這些文章由贊助商贊助，可以免費獲取。

CRISPR-Cas系統已經成功作為一種工具，在人類細胞中執行高效、高特異性的全基因組篩選，2014年在增強靶標特異性方面又取得了巨大的進步，為尋找人類健康和疾病相關的基因功能，開辟了無限的可能性。

Cell雜志以這種新技術為焦點，介紹了CRISPR/Cas9的研究進展，以及在不同領域中的應用。在過去兩年中，共有大約650篇關于CRISPR/Cas9技術的文章發表，這些論文涉及特殊特征的動物模型，基因編輯相關的疾病，還有基因敲入，可逆敲除，基因激活和表達等多方面領域。而且在如HIV，瘧疾，癌癥等人類疾病中也有應用，而這一專輯就通過多篇文章描述了CRISPR/Cas9技術的應用廣度。

Development and Applications of CRISPR-Cas9 for Genome Engineering

在生命科學研究中，一些可以刪除、插入和修飾細胞或生物體DNA序列的技術，使得闡析特異基因和調控元件的功能成為可能。多重編輯可進一步實現在更大的規模上調查基因或是蛋白質網絡。同樣，操控轉錄調控或是特異位點的染色質狀態可以揭示出細胞內遺傳物質的組織和利用機制，闡明基因組結構與功能之間的關系。

在生物技術中，精確地操控遺傳構件和調控機器還可以推動逆向操控或重建有用的生物系統，例如在工業相關的生物體中提高生物燃料生產信號通路或是構建出抗感染的作物。此外，基因組工程學正在推動新一代的藥物研發和醫藥治療。同時干擾多個基因可以模擬出作為復雜多基因疾病基礎的累加效應，促成新的藥物靶點，而基因組編輯則可以在人類基因治療的背景下直接糾正有害突變。

真核生物基因組包含數以億計的DNA堿基，因此難于對其進行操控。開發出借助同源重組（HR）的基因打靶技術是基因組操控取得的一個突破。通過操作具種系嵌合能力（germline competent）的干細胞，HR介導的基因打靶促進了生成敲進和敲除動物模型。然而，盡管HR介導的基因打靶可高度精確地改變遺傳序列，但目的重組事件的效率卻非常低下，給大規模應用基因打靶實驗帶來了巨大的挑戰。

為了克服這些挑戰，近年來開發出了一系列基于核酸酶的可編程基因組編輯技術，使得能夠靶向性地、高效地改造多種真核生物，尤其是哺乳動物物種。在當前的基因組編輯技術中，發展最快的就是一類稱作為Cas9的RNA引導核酸酶，其來自于細菌的適應性免疫系統CRISPR,借助于短RNA分子的引導Cas9可以輕易地靶向幾乎所有的基因組選擇位點。

CRISPR-Mediated Modular RNA-Guided Regulation of Transcription in Eukaryotes

研究人員指出CRISPR技術可以用于真核細胞轉錄調控研究，CRISPRi可以作為真核細胞基因表達精確調控的一種通用工具。

此前這一研究組發現當缺失核酸內切酶活性的Cas9與一種導向RNA共表達時候，會產生一種DNA識別復合物，這種復合物能特異性干擾轉錄延伸，RNA聚合酶結合，或轉錄因子結合。研究人員將這個系統稱為CRISPR干擾（CRISPRi），指出這一系統能有效抑制大腸桿菌中靶向基因的表達，并且不會出現脫靶效應。而且利用CRISPRi，還可以同時抑制多個靶基因，這種作用也是可逆。

在這一基礎上，研究人員進一步發現在不同的調控功能元件的效應位點，加入dCas9，能促進其穩定和有效轉錄的抑制或激活，這一點在人類和酵母細胞中都得到了證實。同時將dCas9耦合到轉錄抑制結構域還能極大的增強多個內源性基因的表達沉默。此外研究人員還利用RNA-seq分析表明，CRISPR干擾（CRISPRi）介導的轉錄抑制特異性很高。

這些研究數據均表明，研究人員建立的CRISPR系統可以作為一個模塊化，靈活的DNA結合平臺，用于針對靶向DNA序列蛋白召集，這也表明CRISPRi可以作為真核細胞基因表達精確調控的一種通用工具。

One-Step Generation of Mice Carrying Reporter and Conditional Alleles by CRISPR/Cas-Mediated Genome Engineering

這項研究實現了一步操控小鼠基因組納入了報告基因和條件性等位基因，這樣現在生成包含如此復雜工程等位基因的動物只需數周而非數年的時間，并可利用這些動物來構建疾病模型及研究基因功能。

（生物通：萬紋）