基因編輯技術(shù)：進(jìn)展與挑戰(zhàn)
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基于?CRISPR/dCas9?的單堿基編輯技術(shù)。人類(lèi)大多數(shù)的遺傳病與基因的點(diǎn)突變有關(guān)，如果能通過(guò)精確的手段進(jìn)行修復(fù)，可能會(huì)帶來(lái)新的治療策略。在提供同源重組模板的情況下，定點(diǎn)突變可以通過(guò)?CRISPR/Cas9?來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是其誘導(dǎo)的?NHEJ?修復(fù)可能帶來(lái)的堿基隨機(jī)插入、缺失是潛在的危險(xiǎn)因素。Cas9?的突變體?Cas9n、dCas9?無(wú)切割雙鏈?DNA?的功能，但可以發(fā)揮尋靶定位作用；如果有能催化特定堿基轉(zhuǎn)換的蛋白/結(jié)構(gòu)域可用，則可參考?CRISPR/dCas9-FoKI?蛋的設(shè)計(jì)，構(gòu)建?CRISPR/Cas9n/dCas9?導(dǎo)向的單堿基編輯技術(shù)。Liu?課題組將源自大鼠的胞嘧啶脫氨酶（APOBEC1）與?dCas9?融合（圖?2c），發(fā)現(xiàn)其可以定點(diǎn)將C?轉(zhuǎn)變?yōu)?U，然后在后續(xù)的?DNA?復(fù)制或者修復(fù)作用下實(shí)現(xiàn)?C?:?G?堿基對(duì)到?T?:?A?的轉(zhuǎn)變。隨后日本神戶(hù)大學(xué)的?Kondo?課題組及我國(guó)上海交通大學(xué)的常興課題組也報(bào)道了類(lèi)似研究成果。為了實(shí)現(xiàn)?A?:?T?到?G?:?C?的轉(zhuǎn)換，Liu?課題組采用蛋白質(zhì)進(jìn)化工程手段對(duì)大腸桿菌的?tRNA?腺苷脫氨酶（TadA）進(jìn)行改造，他們獲得的第?7?代腺嘌呤堿基編輯器（adenine base editors，ABEs）能高效介導(dǎo)?A?:?T?堿基對(duì)到?G?:?C?的轉(zhuǎn)變。即，C?到?T?以及?G?到?A?堿基之間的自由轉(zhuǎn)換已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，將來(lái)有可能做到?4?種堿基的任意轉(zhuǎn)換。
基于?CRISPR/dCas9?的基因表達(dá)調(diào)控技術(shù)。除了直接對(duì)?DNA?進(jìn)行編輯，CRISPR/Cas?系統(tǒng)在基因表達(dá)調(diào)控上也可發(fā)揮作用。例如，利用?dCas9?無(wú)核酸內(nèi)切酶活性但仍能與?DNA?結(jié)合的特點(diǎn)，可直接阻礙其結(jié)合?DNA?與其他因子的結(jié)合，影響基因的表達(dá)（圖?2d）。如果將轉(zhuǎn)錄抑制因子或者激活因子與?dCas9?融合，則可以實(shí)現(xiàn)靶基因的抑制與激活，為基因功能研究提供靈活的操作手段。