（左二：Emmanuelle Charpentier；左三：Jennifer Doudna）

曠日持久的美國(guó)CRISPR專利之爭(zhēng)終于落下帷幕。9月10日，美國(guó)聯(lián)邦巡回上訴法院裁定，Broad研究所應(yīng)獲得基因編輯技術(shù)CRISPR的關(guān)鍵專利，而加州大學(xué)伯克利分校挑戰(zhàn)失敗。

然而，這并不妨礙Jennifer Doudna成為人生贏家。加州大學(xué)伯克利分校及其合作者在美國(guó)仍然擁有將CRISPR技術(shù)應(yīng)用于cell-free系統(tǒng)的專利，并且在歐洲、中國(guó)等地都獲得了CRISPR專利。

同時(shí)，Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier這對(duì)基因編輯領(lǐng)域的姐妹花也一直被認(rèn)為是諾貝爾獎(jiǎng)的有力爭(zhēng)奪者。（吃瓜群眾還表示，她倆大大提升了生命科學(xué)界的平均顏值。。。）

明明可以靠顏值，人家偏偏要靠才華。Doudna每次發(fā)表的文章總能輕松占據(jù)生物媒體的頭條。從2017年至今，Doudna實(shí)驗(yàn)室在行業(yè)頂級(jí)期刊CNS上發(fā)表的文章已經(jīng)達(dá)到七篇，無(wú)怪乎被人們稱為“CRISPR女神”。

近日，這位女神又聯(lián)合同事在《Science》雜志上發(fā)表了題為“CRISPR-Cas guides the future of genetic engineering”的綜述文章，展望了CRISPR-Cas技術(shù)的應(yīng)用前景，從基因編輯和轉(zhuǎn)錄調(diào)控，到成像和診斷。

“CRISPR-Cas系統(tǒng)的多樣性、模塊化和高效率正在推動(dòng)一場(chǎng)生物技術(shù)的革命。RNA引導(dǎo)的Cas酶已成為操縱動(dòng)植物基因組的工具，它正在加快基礎(chǔ)研究的步伐，并實(shí)現(xiàn)臨床和農(nóng)業(yè)上的突破?！?/em>

——Gavin Knott & Jennifer Doudna

基因編輯

盡管來(lái)自化膿性鏈球菌的Cas9是最常用的Cas效應(yīng)物，但它并不是進(jìn)化軍備競(jìng)賽中的唯一產(chǎn)物。細(xì)菌和古細(xì)菌已經(jīng)進(jìn)化出許多功能不同的CRISPR-Cas系統(tǒng)。近年來(lái)，人們又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了Cas12a（以前稱為Cpf1）和Cas13a（以前稱為C2c2）。這些系統(tǒng)將CRISPR-Cas的適用范圍擴(kuò)展到基因編輯之外。

盡管如此，精確的基因組編輯仍然是CRISPR革命中的最前沿。除了尋找復(fù)雜疾病的藥物靶點(diǎn)，Cas介導(dǎo)的基因編輯還實(shí)現(xiàn)了全基因組范圍的基因功能篩查。在農(nóng)業(yè)上，它帶來(lái)了改良的作物。在臨床上，它有望治療遺傳病，如杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥（DMD），以及神經(jīng)系統(tǒng)疾病等。

轉(zhuǎn)錄調(diào)控

Cas9是一種模塊化平臺(tái)，具有獨(dú)立的DNA結(jié)合域和核酸酶結(jié)構(gòu)域。通過(guò)突變核酸酶結(jié)構(gòu)域，人們產(chǎn)生了催化活性缺失的Cas9（dCas9），它將蛋白質(zhì)或RNA組分招募到特定的基因座，從而干擾轉(zhuǎn)錄，但不會(huì)永久改變DNA。dCas9已經(jīng)應(yīng)用在多種細(xì)胞上（包括免疫細(xì)胞和神經(jīng)元），實(shí)現(xiàn)快速、特異和多重的基因knockdown。

不過(guò)，挑戰(zhàn)還是存在的。dCas9-效應(yīng)物的融合仍然具有復(fù)雜的脫靶效應(yīng)，因?yàn)槿诤系拇呋Y(jié)構(gòu)域會(huì)靶向相鄰甚至不相關(guān)的基因座。Doudna認(rèn)為，未來(lái)人們應(yīng)通過(guò)系統(tǒng)驗(yàn)證來(lái)控制不可預(yù)測(cè)的基因座效應(yīng)，并且進(jìn)一步提高特異性。

核酸成像

如今，研究人員嘗試將dCas9與熒光報(bào)告基因融合，對(duì)活細(xì)胞中的重復(fù)性基因組位點(diǎn)進(jìn)行成像。然而，對(duì)于非重復(fù)序列，這種方法的信噪比較低?？朔旁氡鹊囊环N策略是將多個(gè)MS2 motif添加到sgRNA上。串聯(lián)的MS2 motif作為高親和力的結(jié)合位點(diǎn)，招募與熒光報(bào)告基因融合的MS2 motif結(jié)合蛋白，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)擴(kuò)增。使用靶向RNA的RCas9讓研究人員能夠追蹤活細(xì)胞中的RNA，檢測(cè)臨床上相關(guān)的重復(fù)擴(kuò)增轉(zhuǎn)錄本。

核酸檢測(cè)

基于Cas13a和Cas12a，研究人員開發(fā)出簡(jiǎn)單又便宜的平臺(tái)，能夠可靠檢測(cè)低水平的核酸。張鋒實(shí)驗(yàn)室利用Cas13a蛋白的天然RNase活性開發(fā)和優(yōu)化了一種方法，包括SHERLOCK和SHERLOCK v2。Jennifer Doudna的實(shí)驗(yàn)室則利用Cas12a的非特異性ssDNA降解開發(fā)出另一種稱為DETECTR的方法。未來(lái)，這些平臺(tái)有望應(yīng)用在臨床中，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的患者現(xiàn)場(chǎng)診斷（POCT）。

既然CRISPR-Cas系統(tǒng)的應(yīng)用如此廣泛，前景如此美好，您怎么還能袖手旁觀呢？為了實(shí)驗(yàn)室，為了您自己，基因編輯技術(shù)必須學(xué)起來(lái)！如何學(xué)？看文獻(xiàn)太累，培訓(xùn)班太貴！那您一定不能錯(cuò)過(guò)Takara 11月份的“基因編輯&干細(xì)胞”培訓(xùn)班。

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