生物通報道：基因組位點的核內定位和這些位點的動力學，是了解基因表達時空調控的重要參數。伴隨著核酸原位雜交引入到細胞生物學之后，分子細胞生物學領域取得了重要的進展。多年來，這種方法已經逐漸發展的更加敏感，它的重要性怎么強調都不為過。后來，也引入了其他方法，來熒光標記活細胞中的特定染色體位點，最近也開發出了其他方法。

這些較新方法中的第一種，用轉錄激活因子效應器（TALENs）共軛熒光蛋白，來標記活細胞中的特定染色體位點。第二種方法再利用細菌免疫集群定期穿插短回文重復(CRISPR)/CRISPR相關蛋白質9（Cas9）系統，進行真核細胞的基因編輯，在這個過程中，一直都是利用Cas9核酸酶與靶位點個性化單導向RNAs（sgRNAs），實現可編程DNA的識別和靶基因裂解。延伸閱讀：Cell Rep：用CRISPR/Cas誘導基因組結構變異。

除了進行基因編輯之外，CRISPR/Cas9系統也被用于序列特異性基因調控（利用核酸酶失活的Cas9，dCas9），最近有研究證明，可用轉錄激活因子樣效應物（TALENs）以及(CRISPR)/CRISPR相關Cas9系統的修改版本，可視化活細胞中的內源性基因組位點（通過與熒光蛋白融合）。然而，由于需要雙標簽，用CRISPR技術解析細胞核內不同染色體間或染色體內的位點，一直都是具有挑戰性的。

在最新一期《PNAS》發表的一項研究中，來自美國麻省大學醫學院和中佛羅里達大學的研究人員，利用來自三種細菌直系同源物的催化失活Cas核酸內切酶（dCas9），設計了一種基于CRISPR的多色熒光標記系統，可特定而有區別地同時標記不同對的染色體位點。每對dCas9-熒光蛋白和同源單導向RNAs（sgRNAs），可有效地標記人活細胞內的幾個靶位點。從而可讓我們評估活細胞中位點之間的距離。

利用幾對不同顏色的dCas9-sgRNAs，研究人員能夠確定不同染色體上位點之間的核內距離。此外，同一染色體上兩個位點之間的熒光空間分辨率是可被確定的，并與染色體物理圖譜上它們之間的線性距離有關。

該系統具有許多潛在的應用，例如它是探查細胞周期進程中、表觀遺傳調節過程中或響應細胞刺激過程中，染色體內和染色體間結構域動態相互作用的一種有用工具。研究人員應用這種方法，繪制出每個人類染色體特有重復序列在染色體內的位置。原則上，這種方法也可用于分析核纖層相關的結構域和染色體捕獲為基礎的拓撲關聯結構域，并允許我們對活細胞中諸如易位和癌癥相關染色體破碎、重排這種事件進行可視化研究。

（生物通：王英）

生物通推薦原文摘要：
Multicolor CRISPR labeling of chromosomal loci in human cells
Abstract：The intranuclear location of genomic loci and the dynamics of these loci are important parameters for understanding the spatial and temporal regulation of gene expression. Recently it has proven possible to visualize endogenous genomic loci in live cells by the use of transcription activator-like effectors (TALEs), as well as modified versions of the bacterial immunity clustered regularly interspersed short palindromic repeat (CRISPR)/CRISPR-associated protein 9 (Cas9) system. Here we report the design of multicolor versions of CRISPR using catalytically inactive Cas9 endonuclease (dCas9) from three bacterial orthologs. Each pair of dCas9-fluorescent proteins and cognate single-guide RNAs (sgRNAs) efficiently labeled several target loci in live human cells. Using pairs of differently colored dCas9-sgRNAs, it was possible to determine the intranuclear distance between loci on different chromosomes. In addition, the fluorescence spatial resolution between two loci on the same chromosome could be determined and related to the linear distance between them on the chromosome’s physical map, thereby permitting assessment of the DNA compaction of such regions in a live cell.