一种新的由crispr／cas系统介导的基因组靶向修饰技术.pdfVIP

中国生物工程杂志　ＣｈｉｎａＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１３，３３（１０）：１１７１２３ 檪檪檪檪檪檪檪檪殏 檪 殏 檪 综　　述檪 殏 檪 殏檪檪檪檪檪檪檪檪 一种新的由ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ系统介导的 基因组靶向修饰技术 刘思也　夏海滨 （陕西师范大学生命科学学院基因治疗研究室　西安　７１００６２） 摘要　Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄｒｅｇｕｌａｒｌｙｉｎｔｅｒｓｐａｃｅｄｓｈｏｒｔｐａｌｉｎｄｒｏｍｉｃｒｅｐｅａｔｓ（ＣＲＩＳＰＲ）／ＣＲＩＳＰＲａｓｓｏｃｉａｔｅｄ（Ｃａｓ） 系统是继锌指核酸酶（ｚｎｉｃｆｉｎｇｅｒｎｕｃｌｅａｓｅ，ＺＦＮｓ）及转录激活因子样效应物核酸酶（ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ａｃｔｉｖａｔｏｒｌｉｋｅｅｆｆｅｃｔｏｒｎｕｃｌｅａｓｅｓ，ＴＡＬＥＮｓ）技术之后一种新的对基因组进行高效定点修饰的技术。 这种系统是细菌以及古细菌在进化过程中形成的可以降解外来病毒或核酸的具有免疫以及调节 功能的系统。ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ系统共有３种类型，其中ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ类型ＩＩ系统最为简单，目前在研 究中使用得也最广泛。野生型 ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ类型 ＩＩ系统由ｃｒＲＮＡ（ＣＲＩＳＰＲＲＮＡ，ｃｒＲＮＡ）、 ｔｒａｃｒＲＮＡ（ｔｒａｎｓａｃｔｉｖａｔｉｎｇｃｒＲＮＡ，ｔｒａｃｒＲＮＡ）以及Ｃａｓ９蛋白组成。其中ｃｒＲＮＡ识别入侵的同源序 列，ｃｒＲＮＡ∶ｔｒａｃｒＲＮＡ复合物结合Ｃａｓ９蛋白并引导其对ＤＮＡ双链的切割。迄今，ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａ类型 ＩＩ系统在细菌、真核细胞（包括人类细胞）中的活性已经得到了验证。首先以ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａ类型ＩＩ 系统为例介绍ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａ系统的结构特点、作用原理及其在基因组定点修饰方面的作用，然后对 该技术潜在的广泛应用前景以及可能存在的问题进行深入的分析。 关键词　ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａ　基因组编辑　基因打靶　基因治疗 中图分类号　Ｑ７８９ ［１］ 　　锌指核酸酶（ｚｉｎｃｆｉｎｇｅｒｎｕｃｌｅａｓｅｓ，ＺＦＮｓ）以及转录 割，故而为细菌提供了对入侵核酸的免疫力 。 激活因子样效应物核酸酶（ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｃｔｉｖａｔｏｒｌｉｋｅ ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ系统的发现为开发更为简易的高效基因 ｅｆｆｅｃｔｏｒｎｕｃｌｅａｓｅｓ，ＴＡＬＥＮｓ）技术已被广泛地用于基因 定点修饰技术提供了崭新的平台。 组定点修饰。但是 目前为止，无论是 ＺＦＮｓ还是 １　ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ系统组成 ＴＡＬＥＮｓ的筛选以及组装过程都存在着较高的技术难 度，并且筛选的工作量很大。此外，这两种技术潜在的 　 　 ＣＲＩＳＰＲ（Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ｒｅｇｕｌａｒｌｙｉｎｔｅｒｓｐａｃｅｄ ｓｈｏｒｔ 细胞毒性问题仍有待人们进行深入的研究。ＣＲＩＳＰＲ ｐａｌｉｎｄｒｏｍｉｃｒｅｐｅａｔｓ）／Ｃａｓ（ＣＲＩＳＰＲａｓｓｏｃｉａｔｅｄ）系统是一 （Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ｒｅｇｕｌａｒｌｙ ｉｎｔｅｒｓｐａｃｅｄ ｓｈｏｒｔ ｐａｌｉｎｄｒｏｍｉｃ 种广泛存在于细菌与古细菌中的，由ＲＮＡ介导的、可 ｒｅｐｅａｔｓ）／Ｃａｓ（ＣＲＩＳＰＲａｓｓｏｃｉａｔｅｄ）系统是一种新的可对 遗传的获得性免疫系统。这种免疫系统为宿主细胞提 ［１１１］ 基因组进行靶向修饰的系统，Ｃａｓ蛋白可以在 ｇＲＮＡ 供了对外源 ＤＮＡ（如噬菌体、质粒）的免疫功能 。 （ｇｕｉｄｅＲＮＡ）的引导下对外来入侵的ＤＮＡ进行定点切 一个典型的ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ基因座由一个编码 Ｃａｓ蛋白 的操纵子以及一个重复间隔（ｒｅｐｅａｔｓｐａｃｅｒ）序列组成。 收稿日期：