2020年3月CRISPR/Cas最新研究进展

在Liu的实验室中，他的AIOD-CRISPR系统成功地检测出SARS-CoV-2和HIV的DNA和RNA。此外，通过检测从人血浆样品中提取的HIV-1 RNA，对这种方法进行了评估，它获得了与PCR方法相当的结果。

3.

doi:10.1038/s41587-020-0455-x

在此之前，美国哈佛大学的David R. Liu和他的同事们开发出一种新的称为引导编辑（prime editing）的基因组编辑方法。这种方法使用工程化的Cas9切口酶（H840A）-逆转录酶（RT）融合蛋白和引导编辑向导RNA（prime editing guide RNA, pegRNA），可在人细胞中进行所需的编辑。

在一项新的研究中，中国科学院遗传与发育生物学研究所的高彩霞（Gao Caixia）教授及其研究团队对一种引导编辑系统（prime editing system, PPE）进行优化，从而在两种主要的谷类作物中产生所需的点突变、 插入和缺失。PPE系统的主要成分是Cas9切口酶-RT融合蛋白和pegRNA。相关研究 结果近期发表在Nature Biotechnology期刊上，论文标题为“Prime genome editing in rice and wheat”。

图片来源：CC0 Public Domain。 通过使用这种PPE系统，这些研究人员在原生质体中在9个水稻位点和7个小麦位点上产生了所有12种类型的单碱基替换，以及多种点突变和小DNA片段插入，效率高达19.2%。这种PPE系统的编辑效率受到引导结合位点（primer binding site, PBS）和RT模板长度的强烈影响。

尽管这种PPE系统会产生副产物（脱靶效应），但是可以通过优化RT模板长度来减少这些副产物。此外，通过使用针对植物优化的PPE系统，他们发现初始的RT可以被CaMV-RT（来自花椰菜花叶病毒）和反转录子衍生性RT（来自大肠杆菌BL21）替换。通过使用PPE-Ribozyme（PPE-R）并在37°C下孵育，针对一些靶标的引导编辑效率也可得到改善。

此外，高彩霞教授和她的合作者能够构建稳定的携带G-to-T点突变、多核苷酸替换和许多所需的6nt缺失的突变水稻植株，它们的产生效率接近22％。值得注意的是，使用当前的编辑工具很难产生这三种类型的突变。

4.Science子刊：使用CRISPR寻找肌肉营养不良的治疗方法

doi:10.1126/scitranslmed.aay0271

由波士顿儿童医院的Louis Kunkel博士和研究员Angela Lek博士领导的一项新研究表明，CRISPR-Cas9技术可以帮助研究者们更好地了解肌营养不良症（FSHD）并探索潜在的治疗方法。 FSHD会导致面部、肩胛骨和上臂肌肉无力，目前除支持治疗外没有其他治疗方法。

在FSHD中，通常主要在胎儿发育过程中活跃的DUX4基因被不适当地“打开”。这会导致有毒的DUX4蛋白在不应出现的情况下在肌肉细胞中产生，从而导致细胞死亡和肌肉无力。

Kunkel、Lek及其同事想知道是否可以靶向其他基因来预防或弥补这一问题。他们决定使用CRISPR-Cas9系统地让基因组中的每个基因发生突变。他们的目标是：找到被敲除的基因，即使DUX4蛋白存在的情况下也能使人的肌肉细胞存活。CRISPR-Cas9筛选产生了大约六个比较符合要求的“靶标”，其中有几个基因在细胞对低氧条件或缺氧的反应中起作用。事实证明，这正是DUX4导致细胞死亡的主要驱动力。当研究小组将肌肉细胞暴露于已知能抑制这种低氧反应的化合物时，这些细胞就可以存活。

更进一步，该团队从实际患有FSHD的患者中创建了肌肉细胞系。当用相同的化合物治疗时，这些细胞显示出较少的疾病已知生物标志物。最后，研究人员创建了两个FSHD的活斑马鱼模型。当他们将鱼暴露于抑制缺氧信号转导的化合物时，斑马鱼的肌肉结构和功能得到改善，游泳活动增强。

5.

doi:10.1101/2020.03.13.991307

近日来自斯坦福大学生物工程系等单位的研究人员开发了一种基于CRISPR- cas13的策略，PAC-MAN (Prophylactic Antiviral CRISPR in huMAN cells，人类细胞中的预防性抗病毒CRISPR)，用于有效降解人肺上皮细胞中的SARS-CoV-2序列和活的甲型流感病毒(IAV)基因组，从而实现有效的病毒抑制。

研究人员设计并筛选了一组针对保守病毒区域的CRISPR RNA (crRNAs)，并鉴定了用于剪切SARS-CoV-2基因组的功能crRNAs。研究人员发现该方法可以有效减少甲型H1N1流感病毒的呼吸道细胞病毒复制。他们还通过生物信息学分析显示，一个只有6个crRNAs的组合可以靶向90%以上的冠状病毒。