遺傳發育所高保真CRISPR

基因組編輯是生命科學新興的顛覆性技術， 特別是基於CRISPR-Cas9系統的基因組編輯工具近幾年迅猛發展， 在醫療、農業等領域得到廣泛應用。 然而， Cas9脫靶現象是目前限制其發揮巨大潛力的最主要問題之一， 提高該系統的特異性一直是基因組編輯方法研究的焦點。

通過蛋白質工程的方法， 美國兩個課題組前期分別對Cas9蛋白進行定向改造， 獲得了三種特異性顯著提高的Cas9蛋白變體：eSpCas9（1.0）、eSpCas9（1.1）和SpCas9-HF1。 中國科學院遺傳與發育生物學研究所高彩霞研究組近期的研究發現， 這三種高保真的SpCas9核酸酶的基因組編輯活性會嚴格受到sgRNA嚮導序列（guide sequence）長度的影響。

將嚮導序列設為與靶位點精確匹配的20個堿基， 是確保三種高保真SpCas9核酸酶活性的重要前提。 為此， 高彩霞研究團隊將水稻tRNAGlu序列融合到U3啟動子和sgRNA之間， 利用細胞內源的RNase P和RNase Z將未成熟的sgRNA中的嚮導序列加工成為與靶序列精確匹配的20個堿基， 通過這一策略能夠將eSpCas9（1.0）、eSpCas9（1.1）和SpCas9-HF1的活性保持在與野生型SpCas9相當的水準， 並且還保持其特異性。

嚮導序列對SpCas9及其變體活性的影響

該研究成果於10月11日線上發表於Genome Biology雜誌上（DOI:10.1186/s13059-017-1325-9）。 高彩霞研究組碩士生張定波和副研究員張華偉為該論文的並列第一作者。 該研究得到科技部、農業部、中科院以及國家自然科學基金委的資助。

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