生物通報(bào)道：在去年的這個(gè)時(shí)候，“CRISPR”這個(gè)名詞還令許多人感到陌生，然而自去年年底到今年年初，有關(guān)CRISPR在技術(shù)上應(yīng)用方面的文章就已經(jīng)突破50篇。這種被稱為CRISPR/Cas的系統(tǒng)能利用靶向干擾外源DNA的crRNAs，將調(diào)控真核生物和原核生物進(jìn)程的各類小RNA分子連接在一起，從而創(chuàng)建出更簡(jiǎn)便更安全的哺乳動(dòng)物細(xì)胞（包括人類細(xì)胞）基因組編輯新方法。

目前已有不少研究人員聚焦于這一技術(shù)領(lǐng)域，來自加州大學(xué)舊金山分校的齊磊（Lei S. Qi，音譯）博士就是其中之一，其所在研究組接連發(fā)表了Cell，Nature Biotechnology，Nature Methods文章（Cell論文目前可免費(fèi)獲取），介紹了這一方面的研究進(jìn)展。

CRISPR也就是Clustered regularly interspaced short palindromic repeats（規(guī)律成簇間隔短回文重復(fù)），這是一類廣泛分布于細(xì)菌和古菌基因組中的重復(fù)結(jié)構(gòu)。研究表明，CRISPR與一系列相關(guān)蛋白、前導(dǎo)序列一起，能為原核生物提供對(duì)抗噬菌體等外源基因的獲得性免疫能力。

這種結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理可能與真核生物的RNA干擾過程類似，此前來自麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)就利用產(chǎn)膿鏈球菌和嗜熱鏈球菌中的CRISPR酶和RNA，在小鼠和人類細(xì)胞的DNA中進(jìn)行了插入，切割，修復(fù)，和編輯。

在題為“Repurposing CRISPR as an RNA-Guided Platform for Sequence-Specific Control of Gene Expression”的文章中，研究人員將CRISPR用于基因表達(dá)序列特異性調(diào)控的平臺(tái)，研發(fā)出了一種基于Cas9的基因調(diào)控方法。

在全基因組范圍內(nèi)靶向基因調(diào)控是一種重要的合成生物學(xué)方法，研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)缺失核酸內(nèi)切酶活性的Cas9與一種導(dǎo)向RNA共表達(dá)時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一種DNA識(shí)別復(fù)合物，這種復(fù)合物能特異性干擾轉(zhuǎn)錄延伸，RNA聚合酶結(jié)合，或轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合。

研究人員將這個(gè)系統(tǒng)稱為CRISPR干擾（CRISPRi），指出這一系統(tǒng)能有效抑制大腸桿菌中靶向基因的表達(dá)，并且不會(huì)出現(xiàn)脫靶效應(yīng)。而且利用CRISPRi，還可以同時(shí)抑制多個(gè)靶基因，這種作用也是可逆。研究人員還證明，該系統(tǒng)也適用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的基因表達(dá)抑制。

由此研究人員指出，這種RNA導(dǎo)向的DNA識(shí)別平臺(tái)是基因組范圍內(nèi)基因表達(dá)選擇性抑制的一種簡(jiǎn)單的新方法。

另外一篇文章中，研究人員也報(bào)道了另外一項(xiàng)相關(guān)成果：合成RNA加工平臺(tái)，發(fā)現(xiàn)mRNA前體有效的特異性剪切，能用于預(yù)測(cè)多基因操控子行為。此外這一研究組還研發(fā)出了一種“轉(zhuǎn)接子”（adaptor），能通過將大腸桿菌中翻譯調(diào)控因子轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，令微生物元件基因工程過程變得更容易，也更易預(yù)測(cè)。

關(guān)于基因組工程技術(shù)，近期涌現(xiàn)了不少重要的新方法，如轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶（TALENS），不過一些研究人員認(rèn)為，CRISPR比較于其它基因組工程技術(shù)，比如鋅指核酸酶 (ZFNs) 或TALENS，具有極大的優(yōu)勢(shì)：CRISPR更易于操作，也具有更強(qiáng)的擴(kuò)展性。（生物通：張迪）

原文摘要：

Repurposing CRISPR as an RNA-Guided Platform for Sequence-Specific Control of Gene Expression

Targeted gene regulation on a genome-wide scale is a powerful strategy for interrogating, perturbing, and engineering cellular systems. Here, we develop a method for controlling gene expression based on Cas9, an RNA-guided DNA endonuclease from a type II CRISPR system. We show that a catalytically dead Cas9 lacking endonuclease activity, when coexpressed with a guide RNA, generates a DNA recognition complex that can specifically interfere with transcriptional elongation, RNA polymerase binding, or transcription factor binding. This system, which we call CRISPR interference (CRISPRi), can efficiently repress expression of targeted genes in Escherichia coli, with no detectable off-target effects. CRISPRi can be used to repress multiple target genes simultaneously, and its effects are reversible. We also show evidence that the system can be adapted for gene repression in mammalian cells. This RNA-guided DNA recognition platform provides a simple approach for selectively perturbing gene expression on a genome-wide scale.

RNA processing enables predictable programming of gene expression

Complex interactions among genetic components often result in variable systemic performance in designed multigene systems1, 2. Using the bacterial clustered regularly interspaced short palindromic repeat (CRISPR) pathway3, 4 we develop a synthetic RNA-processing platform, and show that efficient and specific cleavage of precursor mRNA enables reliable and predictable regulation of multigene operons. Physical separation of linked genetic elements by CRISPR-mediated cleavage is an effective strategy to achieve assembly of promoters, ribosome binding sites, cis-regulatory elements, and riboregulators into single- and multigene operons with predictable functions in bacteria. We also demonstrate that CRISPR-based RNA cleavage is effective for regulation in bacteria, archaea and eukaryotes. Programmable RNA processing using CRISPR offers a general approach for creating context-free genetic elements and can be readily used in the bottom-up construction of increasingly complex biological systems in a plug-and-play manner.