生物通報道：麻省理工的科學家們對目前最熱門的基因編輯系統CRISPR/Cas9進行了改造，這一成果發表在十二月十日的Nature雜志上。現在，人們可以用這一技術在活細胞中有效啟動任何基因。

這個系統可以讓科學家們更簡便地研究不同基因的功能，領導這項研究的CRISPR技術先驅張鋒（Feng Zhang）說。

改造后的CRISPR技術，可以快速對整個基因組進行功能篩選，幫助人們鑒定涉及特定疾病的基因。張鋒等人在這項研究中就鑒定了讓黑色素瘤細胞抵抗癌癥藥物的幾個基因。

CRISPR的新功能

CRISPR原本是細菌抵御病毒感染的免疫體系。之前人們利用這個系統建立了基因編輯復合體，這個復合體包括Cas9酶和引導RNA。引導RNA結合到基因組的特定序列，告訴Cas9在哪里進行剪切。

近兩年來，Cas9工具被廣泛用于關閉或替換基因，而張鋒等人這次成功將它改造來啟動基因。

之前也有人嘗試過用CRISPR系統啟動基因。他們失活了Cas9的剪切活性，并將Cas9連上活化結構域，這些結構域能夠招募轉錄機器，啟動轉錄過程。然而這些努力并不能持續啟動基因轉錄。

張鋒等人之前曾經獲得了Cas9結合引導RNA和目標DNA時的結構，他們決定在此基礎上對CRISPR-Cas9進行改造。“知道了它的3D形態，我們就能合理的改善這個系統，”張鋒說。（延伸閱讀：Cell四十周年聚焦科研新星——張鋒）

人們過去是將活化結構域連接在Cas9的末端，但效果并不理想。MIT這個團隊意識到，RNA從Cas9復合體伸出的兩個小環是更好的連接位點，這樣活化結構域在招募轉錄機器時就更加靈活。他們用改造后的CRISPR系統成功激活了十個基因。這些基因的轉錄都得到了兩倍以上的增漲，許多基因的活性甚至有了幾個數量級的增加。

全基因組轉錄激活

隨后，研究人員建立了70,290個引導RNA的文庫，來靶標人類基因組超過兩萬個基因。他們由此鑒定了讓黑色素瘤抵抗藥物PLX-4720的基因。PLX-4720對于攜帶BRAF突變的患者療效比較好，殘存下來的癌細胞會長成新的腫瘤，導致癌癥復發。

研究人員將CRISPR元件引入大量體外培養的黑色素瘤細胞，不同細胞對應靶標不同基因的引導RNA。然后他們用PLX-4720處理這些細胞，由此鑒定幫助癌細胞生存的基因。事實上他們也的確發現了幾個新的抗性基因。這樣的研究可以幫助人們開發新的癌癥藥物，阻止腫瘤獲得抗性。

下一步張鋒實驗室計劃繼續進行篩選，尋找那些激活時能校正自閉癥或神經退行性疾病（比如阿爾茨海默癥）的基因。

生物通編輯：葉予

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Genome-scale transcriptional activation by an engineered CRISPR-Cas9 complex