遗传学大牛访谈：CRISPR系统的机遇和问题

　　2016年08月27日讯 目前，一种新的革命性的基因组编辑工具，为基因工程开辟了新的途径。它就是规律成簇间隔短回文重复（CRISPR）和CRISPR相关（Cas）9系统。

　　一般而言，CRISPR-Cas系统一直在古菌和细菌中进化，作为它们适应性免疫机制的一部分。该系统的机制方面可以在文献中找到。在这些生物中发现的3种 CRISPR-Cas系统类型中，化脓链球菌中的II型系统是应用最广泛的。

　　II型（CRISPR-Cas9）系统包括RNA引导性Cas9核酸酶，它结合特定的DNA序列（与RNA引导性序列互补）并在DNA上产生双链断裂。dsDNA断裂可以修复通过同源指导修复（HDR）和非同源末端连接（NHEJ）而得以修复。基于这一原理，研究人员通过各种途径对Cas9与导向引导性RNA进行修饰，以提高该系统的效率和特异性，从而扩大其不同的应用潜力。

　　我们可以利用该系统，通过插入、缺失、点突变、和序列倒置，而改变特定的基因位点。最近，科学家对该系统进行了改造，以用作一个基因组调节器，通过将效应物结构域连接到Cas9或引导性RNA，并通过与标记分子融合而作为一种可视化工具。工程CRISPR-Cas9的这种多元化能力，使科学家能够将该系统应用于各种生物的基因组修饰，如拟南芥、果蝇、斑马鱼、秀丽隐杆线虫、蚊子、小鼠、灵长类动物和人类。最近，CRISPR-Cas9基因编辑已被用于人类胚胎，并带来了一些伦理问题和关注。

　　8月22日，包括国际遗传学大牛George M. Church在内几名专家，在国际学术期刊《Clinical Chemistry》以Q&A的形式对于“CRISPR/Cas9系统的机遇和问”奉上了他们的专家之言。对于围绕着CRISPR/Cas9系统的几个问题，几位专家分别给出了他们的观点和看法。

　　Church是遗传学界的大牛，被誉为是个人基因组学和合成生物学的先锋。1984年，Church和Walter Gilbert发表了首个直接基因组测序方法，该文章中的一些策略现在仍应用在二代测序技术中。此外，如今的多重化分子技术和条码式标签也是他发明的，Church还是纳米孔测序技术的发明者之一。

　　CRISPR-Cas9系统使得研究人员能够编辑许多生物体和细胞类型的DNA序列。然而，科学家们也日益认识到可以利用它来激活基因的表达。为此，他们构建出了大量可激活Cas9蛋白的合成基因来研究基因功能或在潜在的治疗方法中弥补不充足的基因表达。在发表于2016年5月23日Nature Methods杂志上的一项研究中，Church研究小组严格对比并列出了在来自人类、小鼠和果蝇等生物的各种细胞类型中最常用的人造Cas9激活子。

　　5月，George Church和小伙伴们悄悄邀请了130名科学家、律师、企业家和政府官员，在波士顿召开了一次不对外公开的基因组会议。据说，他们在会议上探讨了体外合成完整大基因组的可行性，以及相关项目的实施。Church后来提供给STAT News的一份声明指出，这样的尝试代表着人类理解生命蓝图的新篇章（遗传学大牛将合成完整人类基因组？）。一个月后，他又给生物学领域扔下了一枚大炸弹。他和同事在bioRxiv上提前发表了研究指出，大肠杆菌E. coli的生长速度拖累了科研进展，应当用世界上生长最快的细菌取而代之。