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　　作者：子非鱼

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　　宝“剪”锋从磨砺出！CRISPR的问世确实带来了基因编辑的黄金时代，编辑人类胚胎、闯入临床研究、“霸屏”CNS，每一项都足以振奋民心。而2017年CRISPR似乎更具魔力，它以前所未有的精度，可对各种生物体的DNA做出微调。如今，年尾盘点季，小编将带领大家一路回首一下“魔剪”CRISPR技术在过去一年的“丰功伟绩”。

图片泉源：Sketching-Science Twitter

　　CRISPR的新玩法——微调DNA

　　CRISPR当然备受科研者青睐，但它对DNA突变地域“一刀切”的简朴粗暴做法，却引来了不少微词。为了实现零副作用这个最终目的，研究者们给CRISPR增长了新技术——微调DNA。

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　　不切DNA，照旧也能治疾病

　　美国沙克生物研究所的研究者开发出一种新型CRISPR-Cas9系统，能在不切开DNA的前提下，对基因进行激活。他们将Cas9酶表达基因插入一个腺干系病毒（AAVs）的同时，操纵另一个AAV引入短sgRNA和转录激活剂。sgRNA只有14或15个核苷酸，可避免Cas9切割DNA，并促使其与转录激活剂协同作用。

　　值得一提的是，该系统在多种疾病小鼠模型中实现了“疾病逆转”，如急性肾脏疾病小鼠模型、1型糖尿病小鼠模型和肌肉萎缩症小鼠模型。这也证实了新CRISPR技术是平安的，不会产生不想要的基因突变。

　　参考文献：In Vivo Target Gene Activation via CRISPR/Cas9-Mediated Trans-epigenetic Modulation (DOI:10.1016/j.cell.2017.10.025)

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　　自由更换DNA碱基，精准打靶

　　2016年，哈佛研究者成功操纵CRISPR技术将DNA的C转化为U，即实现了C?G碱基对向T?A碱基对的转换。而今年统一个研究团队再次开发出了“新碱基编辑器”ABE（Adenine Base Editor）实现了C?G向T?A的转换。

　　简朴来说，就是一种改造后的TadA酶，将靶DNA链中的腺嘌呤（A）转换为肌苷（I，I可起到类似鸟嘌呤G的作用），然后“欺骗”细胞修复另一条DNA链以完成碱基对的转换。研究者操纵该技术成功逆转了与遗传学血色病干系的G-to-A突变。

　　参考文献：Programmable base editing of A?T to G?C in genomic DNA without DNA cleavage (DOI: 10.1038/nature24644)

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　　配置“关闭开关”，更好驾驭CRISPR

　　为了禁止CRISPR误伤友军，Doudna教授团队则通过两种anti-CRISPR蛋白（ACR）——AcrIIC1 和AcrIIC3，以不同的战略来禁止Cas9酶。前者可直接团结到Cas9酶保守的HNH催化域来避免多种不同Cas9同源DNA切割；后者通过诱导了Cas9的二聚化来避免Cas9绑定靶向DNA。

　　此外，他们还发现进级版Cas9蛋白（如eSpCas9(1.1)、SpCas9-HF1）之所以能实现更精准的DNA切割，是因为其负责感知靶向团结正确性的REC3域发生了突变，使得它们团结非靶目的时，更不等闲激活它的“剪刀作用”。

　　参考文献：A Broad-Spectrum Inhibitor of CRISPR-Cas9

　　(DOI:https://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2017.07.037)

　　https://www.nature.com/articles/nature24268#affil-auth

　　挖掘新技术，CRISPR“瞄上了”RNA

　　既然CRISPR已将DNA纳入囊中，又怎会放过DNA的“近邻”RNA呢。近期，CRISPR家眷就已经磨刀霍霍向RNA了。

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　　抢RNAi饭碗，编辑RNA

　　张锋研究团队测试了来自15种不同微生物的Cas13a（C2c2酶），最终发现LwaCas13a可比以前的RNA敲低工具（RNAi）更强的特异性在靶RNA上切割特定位点，脱靶效应低。此外，他们还找到了Cas13的“殒命变体”，即能团结RNA，却不能进行切割作用。且该版本的Cas13可通过团结荧光标志来追踪RNA的轨迹。

　　参考文献：RNA targeting with CRISPR–Cas13 (DOI:10.1038/nature24049)

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　　筛选lncRNA，CRISPR更利便

　　研究者研发一种基因组规模的CRISPR-Cas9激活筛选，能够靶向横跨10000 lncRNA转录起始点，以识别影响表型的非编码位点。成果发现有11个lncRNA位点，通过招募激活剂在人类黑色刘细胞中调节对BRAF禁止剂的耐药性；且大大都候选位点均可调节附近的基因。

　　因而研究可以通过这一筛选工具，系统性的发现非编码吗位点的功能，并阐明它们在基因调控和细胞功能中的多种作用。

　　参考文献：Genome-scale activation screen identifies a lncRNA locus regulating a gene neighbourhood (DOI:10.1038/nature24009)

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　　首次证实circRNA与大脑痛痒干系

　　Cdr1as是哺乳动物大脑中高表达的一种环状RNA，因其从DNA反义链转录而来，没有精巧表达的线性等价物，导致其干系功能的阐明缺失。

　　研究者在发现Cdr1as可以和miR-7、miR-671均团结后，则操纵CRISPR-Cas9选择性删除了小鼠中的Cdr1as基因，成果发现miR-7的水平下调了，miR-671的水平上调了。并且Cdr1as敲除小鼠中与大脑活性干系的“连忙早期基因”（如Fos，且许多为miR-7靶标）的表达发生了厘革，而小鼠也表示除了很是的神经元运动。

　　参考文献：Loss of a mammalian circular RNA locus causes miRNA deregulation and affects brain function (DOI:10.1126/science.aam8526)

　　攻克疾病，CRISPR大有可为

　　诚实说，无论CRISPR靶向是DNA，照旧RNA，其最终目的都是为了攻克疾病，将其从人体上彻底驱除出境，还给人们一个健康的机体。

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　　挖掘AML白血病新药靶标

　　AML作为一种侵袭性血癌，患者的存活率极低。研究者先构建了携带人AML细胞或许存在突变的靶基因的小鼠后，操纵CRISPR系统性测试每个基因，并发现46个潜在的候选基因（产生修饰RNA的蛋白）是AML细胞存活所必需的。

　　其中METTL3是具有最强影响的基因之一，且它虽是AML细胞存活所必需的，但却不是健康血细胞所必需的，因而也就成为了不错的潜在药物靶标。

　　参考文献：Promoter-bound METTL3 maintains myeloid leukaemia by m6A-dependent translation control (DOI:10.1038/nature24678

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　　牵手CRISPR，打造CAR-T2.0时代

　　英国的研究者操纵CRISPR技术，对杀伤性T细胞进行基因改造，移除它们的非癌症特异性受体，并将这些受体更换为能识别和摧毁特定癌细胞的受体，从而为反抗一系列癌症提供新的渴望。

　　参考文献：CRISPR-mediated TCR replacement generates superior anticancer transgenic T-cells (DOI：10.1182/blood-2017-05-787598)

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　　变“钝”的“剪刀”带来新启迪

　　众所周知，离基因编码区相隔几万个碱基对的增强子是通过严酷的时空特征对基因进行正确调控，不然基因表达就会发生紊乱。研究者操纵CRISPR activation（CRISPRa，可靶向激活DNA序列，而非切割）确定了IL-2RA基因的增强子地域，并发现如果该地域呈现故障，则细胞难以起到禁止炎症反应的本事，从而导致自身免疫病的发生。

　　参考文献：Discovery of stimulation-responsive immune enhancers with CRISPR activation (DOI: 10.1038/nature23875)

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　　禁止血管生成，尽心努力治疗眼疾

　　血管生成可导致视力损失和失明，是多种退行性眼部疾病的一种特征。而研究者操纵腺干系病毒（AAV）输送靶向VEGFR2的CRISPR系统，可成功避免视网膜中的血管生成，为以病理性眼球内血管生成为特征的眼部疾病新疗法提供了依据。

　　参考文献：Genome editing abrogates angiogenesis in vivo (DOI:10.1038/s41467-017-00140-3)

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　　攻克HIV，CRISPR立下一功

　　研究已经发现，携有CCR5纯合突变的人可禁止HIV侵入免疫细胞。而研究者邓宏魁教授则操纵CRISPR粉碎了CD34+HSPC细胞中的CCR5基因，且其基因编辑坚守为21%~28%，明明高于ZFN的编辑坚守（17%）。

　　研究者还将敲除CCR5的细胞移植到小鼠体内后，接触HIV毒株，发现比拟于携带正常人HSPC细胞的小鼠而言，HIV RNA水平在传染的最初几周内发生下降，且CD4+T细胞数目下降得更少。

　　参考文献：CRISPR/Cas9-Mediated CCR5 Ablation in Human Hematopoietic Stem/Progenitor Cells Confers HIV-1 Resistance In Vivo (doi:10.1016/j.ymthe.2017.04.027)

　　好逸恶劳？CRISPR的另类画风

　　如果你觉得CRISPR只能作基因编辑，那么未免有些小瞧了它。都说能者多劳，这不CRISPR已经再像多媒体领域进军啦。

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　　魔剪切身化身“录音机”

　　哥伦比亚的研究者操纵奇奥的分子黑客技术，成功地将细菌的免疫系统CRISPR转化为一种微型数据记载仪（data recorder），首次记载了细胞运动及干系事故的时间序次，从而为开发操纵细菌细胞进行疾病诊断或情况监测新技术奠基了基因。

　　研究者合成了两种出格质粒，一个表达CRISPR系统元件驱动“录音”和标志时间的记载质粒（负责驱动“录音机”和标志时间），另一个能够在响应外部信号时产生更多拷贝。现已证实，该系统可以处置惩罚处罚至少三种同时发生的信号，并记载数日。

　　参考文献：Multiplex recording of cellular events over time on CRISPR biological tape (DOI: 10.1126/science.aao0958)

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　　刻录小视频，助细胞成为见证者

　　美国哈佛大学的研究者构建出首个基于CRISPR系统的分子记载器，并将一部视频短片（gif 图）编码进了大肠杆菌的DNA中。

　　他们先是将DNA的底子组成（A、T、G、C）生成代码，并将每个代码关联图片的单个像素。其次，将gif序列逐帧传至活细菌，并按传输序次插入细菌基因组中，随后这些数据就可通过测序DNA从头被提取出来，通过读取像素核苷酸代码，可将图片以90%的正确度重构出来。

　　参考文献： CRISPR–Cas encoding of a digital movie into the genomes of a population of living bacteria. (doi:10.1038/nature23017)