利用CRISPR技术进行条件基因调控

利用CRISPR技术进行条件基因调控

特拉华大学(University of Delaware)的一个工程师团队开发了一种方法，利用CRISPR/Cas9技术在细胞中引发一系列活动，这种现象被称为条件基因调控。他们的方法被发表在《自然化学生物学》(Nature Chemical Biology)杂志上，为CRISPR引入了一项新功能，CRISPR是当今最热门的技术之一。

利用CRISPR技术进行基因编辑因其在医药、农业等领域的应用而被称为“十年来最重大的科学事件之一”。CRISPR可以让科学家精确地定位和编辑活细胞内的DNA，从而帮助他们纠正导致遗传疾病的异常。第一批人体临床试验正在中国进行。然而，直到现在，科学家们还没有弄清楚如何在整合来自他们正在研究的细胞内的信息的同时，给CRISPR系统编程以锁定DNA。

在特拉华大学，戈尔化学工程教授Wilfred Chen和研究生Ka-Hei Siu设计了一种被称为toeholds -闸门gRNA (thgRNA)的结构，用于大肠杆菌的靶向基因调控。传统上，在CRISPR/Cas9基因组编辑中，科学家使用一段单链核糖核酸(RNA)将Cas9酶导向他们想要靶向的脱氧核糖核酸(DNA)。相反，陈和萧伯纳安装了一种类似发夹的结构，可以阻止部分RNA识别DNA。只有一小部分，也就是所谓的“立足点”，暴露出来并能够与其他RNA结合。然后，Chen和Siu利用细胞内的RNA作为一个触发器，打开它们的阻断机制，激活Cas9蛋白，使其能够结合和调节DNA。“关键是我们想要使用一些本地的手机信息，”陈说。“我们希望能够利用这种天然的细胞反应来调节CRISPR/Cas9蛋白功能，并基本上开发出一种可控的机制，以便相应地调节细胞功能。”

这项技术提供了一种多功能的“即插即用”设计，可以用于诱导基因编辑和调节在各种系统中，陈说。他说:“未来，我们的想法是能够使用任何一种细胞信使RNA作为激活或失活装置，这在理论上是理想的。”“你可以想象，我们可以激活某些东西，这取决于细胞是在葡萄糖的作用下生长，还是在缺乏磷酸盐的情况下生长，还是在高温或低ph条件下生长。”