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華人學(xué)者連發(fā)CRISPR研究成果
閱讀：936 發(fā)布時間：2015-12-30zui近，來自美國德克薩斯理工大學(xué)健康科學(xué)中心的吳浩泉（音譯，Haoquan Wu）帶領(lǐng)的研究小組，分別在學(xué)術(shù)期刊《Cell Reports》和《Genome Biology》發(fā)表兩項有關(guān)CRISPR的重要研究成果。
生物通報道：zui近，來自美國德克薩斯理工大學(xué)健康科學(xué)中心的吳浩泉（音譯，Haoquan Wu）帶領(lǐng)的研究小組，分別在學(xué)術(shù)期刊《Cell Reports》和《Genome Biology》發(fā)表兩項有關(guān)CRISPR的重要研究成果。延伸閱讀：劉小樂教授：CRISPR高通量篩選的新算法。
西尼羅河病毒（WNV）是黃病毒科黃病毒屬的重要成員，是一種通過蚊子傳播的嗜神經(jīng)病原體。西尼羅河病毒zui早是1937年在烏干達(dá)一位發(fā)熱婦女的血液中分離到。這種病毒在非洲、歐洲、中東、北美和西亞很常見，人類、馬和其他哺乳動物都可能受到感染。
西尼羅河病毒感染往往伴隨著大量的神經(jīng)細(xì)胞死亡。然而，人們對這種病毒誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的機(jī)制還并不了解。鑒于此，Haoquan Wu和N. Manjunath領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊，開發(fā)了一個基于CRISPR-Cas9的篩選方法，鑒定了WNV誘導(dǎo)細(xì)胞死亡所必需的基因。這項研究發(fā)表在七月十六日的《Cell Reports》雜志上。
研究人員以20,121個基因為靶標(biāo)，建立了包含77,406個sgRNA的文庫。他們先用這個文庫進(jìn)行全基因組篩選，然后用一個亞文庫進(jìn)行了二次篩選。研究指出，兩輪篩選可以提高實驗的靈敏度和特異性。研究人員鑒定了WNV誘導(dǎo)細(xì)胞死亡所必需的七個基因：EMC2、EMC3、SEL1L、DERL2、UBE2G2、UBE2J1和HRD1。研究表明，敲除這些基因可以對細(xì)胞起到很強(qiáng)的保護(hù)作用。值得注意的是，敲除這些基因并不會阻止WNV復(fù)制。這些基因的作用應(yīng)該是把WNV復(fù)制與下游的細(xì)胞死亡通路關(guān)聯(lián)起來。另外，這七個基因都屬于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白降解（ERAD）通路，說明該通路可能是WNV誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的主要驅(qū)動者。
12月15日，Haoquan Wu帶領(lǐng)的研究小組又在學(xué)術(shù)期刊《Genome Biology》發(fā)表題為“Optimizing sgRNA structure to improve CRISPR-Cas9 knockout efficiency”的研究成果。對CRISPR/Cas系統(tǒng)中的sgRNA結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，以提高CRISPR-Cas9的基因敲除效率。
單導(dǎo)向RNA（sgRNA）是CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)兩個關(guān)鍵組分的其中一個。與原生的細(xì)菌CRISPR RNA（crRNA）相比，目前常用的sgRNA結(jié)構(gòu)具有一個縮短的雙鏈——反式激活crRNA（tracrRNA）雙鏈，并包含一段連續(xù)的胸腺嘧啶序列，是RNA聚合酶III的停止信號，從而可能會降低轉(zhuǎn)錄效率。
在這項研究中，研究人員系統(tǒng)地研究了這兩個要素對基因敲除效率的影響，他們發(fā)現(xiàn)，通過擴(kuò)展雙鏈長度和改變胸腺嘧啶到胞嘧啶或鳥嘌呤的連續(xù)序列的第四個胸腺嘧啶，而對sgRNA做出的修飾，有時可以顯著提高細(xì)胞的基因敲除效率。此外，優(yōu)化sgRNA結(jié)構(gòu)也顯著增加了更具挑戰(zhàn)性的基因組編輯程序的效率，如基因缺失，這對于非編碼基因中的誘性功能缺失，是非常重要的。
總而言之，通過對sgRNA結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)查研究，該研究小組發(fā)現(xiàn)，將雙鏈延伸大約5bp，結(jié)合改變位置4到胞嘧啶或鳥嘌呤上的胸腺嘧啶連續(xù)序列，可顯著增加CRISPR-Cas9基因組編輯實驗的基因敲除效率。