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華人學(xué)者連發(fā)CRISPR研究成果
閱讀：919 發(fā)布時(shí)間：2015-12-30zui近,，來自美國(guó)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(xiàng)有關(guān)CRISPR的重要研究成果,。
生物通報(bào)道：zui近，來自美國(guó)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(xiàng)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(dòng)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(duì)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(duì)，開發(fā)了一個(gè)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(xiàng)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(gè)基因?yàn)榘袠?biāo),，建立了包含77,406個(gè)sgRNA的文庫(kù),。他們先用這個(gè)文庫(kù)進(jìn)行全基因組篩選,，然后用一個(gè)亞文庫(kù)進(jìn)行了二次篩選。研究指出,，兩輪篩選可以提高實(shí)驗(yàn)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(gè)基因：EMC2、EMC3,、SEL1L,、DERL2、UBE2G2,、UBE2J1和HRD1,。研究表明,，敲除這些基因可以對(duì)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(huì)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(gè)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(dòng)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(duì)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(gè)關(guān)鍵組分的其中一個(gè)。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(gè)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(hào),，從而可能會(huì)降低轉(zhuǎn)錄效率,。
在這項(xiàng)研究中，研究人員系統(tǒng)地研究了這兩個(gè)要素對(duì)基因敲除效率的影響,，他們發(fā)現(xiàn),，通過擴(kuò)展雙鏈長(zhǎng)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(gè)胸腺嘧啶,，而對(duì)sgRNA做出的修飾,，有時(shí)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(duì)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(duì)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(shí)驗(yàn)的基因敲除效率,。