遗传大牛George Church新成果，用CRISPR/Cas识别SNPs
2016-07-16 王英 生物通
随着基因组编辑系统的发展，没有什么比CRISPR/Cas更简单的了。然而，在实践中，将该系统限定于预期的位点可能是具有挑战性的，尤其是两个或两个以上的位点只有一个单碱基差异的情况。哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的Benjamin Pruitt指出：“Cas9是杂乱的。在许多情况下，它将高效地切割两个等位基因。”这是生物医学中的一个问题，因为研究人员设想修复受损的基因拷贝，而单独留下野生型基因。
随着基因组编辑系统的发展，没有什么比CRISPR/Cas更简单的了。然而，在实践中，将该系统限定于预期的位点可能是具有挑战性的，尤其是两个或两个以上的位点只有一个单碱基差异的情况。哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的Benjamin Pruitt指出：“Cas9是杂乱的。在许多情况下，它将高效地切割两个等位基因。”这是生物医学中的一个问题，因为研究人员设想修复受损的基因拷贝，而单独留下野生型基因。
现在，Pruitt与哈佛大学医学院著名遗传学家George Church实验室的临床研究员Alejandro Chavez合作，为这个问题设计了一个潜在的解决方案，发表在生命科学预印本网站BioRxiv上，George Church是本文的共同通讯作者。
Cas9可以承受引导性RNA和靶序列之间的单个不匹配，但它可能无法承受更多。因此，该研究小组设计了一个引导性RNA筛查，使用引导性RNA——每个包含两个相对于野生型序列的突变，可切割赋予耐药性的一个特定突变，但它并非也切割野生型等位基因。一旦靶标突变成了不希望得到的序列，向导将仅通过一个单一不匹配而被关闭，从而使得Cas9切割和抑制不希望得到的副本。
该研究团队首先将该策略应用到β-内酰胺酶基因的一个特定突变，在高度致突变的背景中，这个基因编码氨苄青霉素的耐药性。含有一段对照引导性RNA的细胞，在氨苄青霉素上快速生长，而含有一个双突变体“调整向导RNA”（tgRNA）的细胞则没有。在这些细胞中，不需要的突变的出现，可诱导快速裂解，从而将该基因去除。
研究人员接下来将相同的方法应用链霉素和利福平耐药性的研究，表明该策略不仅适用于靶定大肠杆菌染色体本身，也可能是多路复用的。他们还表明，该策略可以在小鼠胃肠道的复杂环境中发挥作用。
据Chavez说，这种方法——应该转化到更高级的生物中，在基因治疗、合成生物学和进化生物学以及其他领域，都有潜在的应用价值。例如，它可用来确保转基因细菌不会获得特异性的不理想性状，或用来研究有机体在常见逃生通路被切断时的应激反应。只需要一组候选引导性RNAs——在这种情况下是27个。Chavez说：“那不是很贵。这很辛苦，但不是很贵。”
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