川大院士發表CRISPR／Cas綜述文章

　　七月十五日，四川大學生物治療國家重點實驗室的研究人員在國際學術期刊《Human Gene Therapy》發表綜述文章，提出了CRISPR/Cas傳遞載體所面臨的挑戰，并指出了非病毒載體所發揮的潛在作用。

　　中國科學院院士魏于全是本文共同作者之一。魏于全目前是四川大學副校長、教育部“長江學者獎勵計劃”第二批特聘教授，1997年國家杰出青年科學基 金獲得者。現任四川大學生物治療國家重點實驗室主任，第五屆教育部科學技術委員會生物學二部常務副主任，擔任 Human Gene Therapy 副主編。1986 年畢業于華西醫科大學獲碩士學位， 1991年至1996 年在日本京都大學醫學院留學并獲博士學位，于1996年回國。主要從事腫瘤生物治療的基礎研究、應用開發與臨床醫療實踐。相關研究結果已發表在 Nature Medicine, PNAS, Blood, CancerRes., J. Immunol., J. Biol.Chem等國際期刊。本文通訊作者是四川大學生物治療國家重點實驗室、衰老研究實驗室的魏霞蔚博士。

　　基因組編輯技術，可讓我們靶定細胞和生物體中的基因組序列變化，既能作為一種強大的工具，應用于生物學基礎研究中，也有潛力用于遺傳性疾病的治療。 在精確的基因組編輯過程中，首先通過核酸酶誘導特定位點的DNA雙鏈斷裂（DSB）。早期的基因組編輯采用DSB誘導核酸酶，如大范圍核酸酶、鋅指核酸酶 和轉錄激活因子樣效應物核酸酶（TALENs），它們靶定基因組中的特異位點。最近，（CRISPR）/CRISPR相關（CRISPR/Cas）系統 ——一個RNA引導核酸酶，已經徹底改革了執行基因組編輯的方式。

　　CRISPR系統是許多細菌用來保護自己免受外源核酸（如病毒或質粒）的適應性免疫機制。不同類型的CRISPR/Cas系統（I、II和III），其實 現核酸識別的分子機制有所不同。II型CRISPR / Cas系統依賴于僅僅一個單一蛋白質，用于RNA指導的特定DNA識別和切割，這是基因組編輯應用的一種自適應性。同時，Cas9蛋白被鑒定為防御病毒入 侵所必不可少的一個多功能蛋白。在2013年，有研究團隊報告了由II型CRISPR系統完成的化膿性鏈球菌（Streptococcus pyogenes）靶向基因組編輯。此后，CRISPR/Cas9系統一直是基因組工程和基因組調控的一個新興領域。

　　CRISPR/Cas9系統的應用，必須引入兩個關鍵部件，包括Cas9核酸酶和向導RNA（gRNA），gRNA是由一個crRNA和一個不變的tracrRNA融 合形成。Cas9使用gRNA形成具有位點特異性DNA序列的堿基對，并引入一個DSB。因此，Cas9核酸酶可以僅僅通過改變gRNA前20個nt，而 靶定特定的位點。由于其通用性、簡單性、高特異性和效率，II型CRISPR/Cas系統最近在各種細胞類型中（如小鼠胚胎干細胞和小鼠精原干細胞），顯 示出巨大的潛力用于精確的基因組編輯。此外，該CRISPR/Cas基因編輯工具已被用于誘導成年小鼠肝臟的癌基因突變，靶定整合的HIV-1前病毒 DNA，可消除整合的潛伏病毒。

　　要想在靶細胞和生物體中進行有效的基因組編輯，適當的傳遞系統是至關重要的。到目前為 止，Cas9系統在體內的傳遞，仍然具有挑戰性的。在Cas9基因編輯平臺的傳遞過程中，采用的是物理方法和病毒載體。然而，物理方法更適用于體外傳遞， 而病毒載體一般涉及安全問題、有限的包裝能力，等等。隨著非病毒藥物遞送系統的穩健發展，脂質或聚合物為基礎的納米載體，可能是CRISPR/Cas9系 統傳遞的有效載體。

　　在這篇綜述中，研究人員回顧了用于Cas9系統傳遞的方法，并概述了最近開發的非病毒載體，它們可能是未來基因組編輯平臺的載體。該論文描述了用結構性修改來優化陽離子納米載體所做出的努力，并突出強調了臨床調查研究中充滿前景的非病毒載體。