华人学者成功提高CRISPR的多重编辑能力

 规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9，原本是细菌抵御病毒的重要武器。现在它们已经成为了基础研究、分子治疗和作物改良中的有力工具，帮助人们在多种生物中进行基因组编辑，包括人、小鼠、大鼠、斑马鱼、秀丽隐杆线虫、植物以及细菌。不过，CRISPR/Cas9的靶向能力和多重编辑效率，往往会受到引导RNA（gRNA）表达策略的限制。

为此，宾夕法尼亚州立大学的研究团队开发了从多顺反子基因生产大量gRNA的通用策略。这项研究发表在三月二日的美国国家科学院院刊PNAS杂志上，文章的通讯作者是宾夕法尼亚州立大学的副教授Yinong Yang。Yinong Yang博士早年毕业于浙江大学（前杭州大学），现在他已经成为国际水稻分子病理领域的知名专家，近年来开始从事水稻基因组编辑的研究工作。

CRISPR/Cas体系包括一个称为Cas9的DNA剪切酶，和一段与目标DNA片段匹配的引导性短RNA（gRNA）。Cas9内切酶在gRNA的引导下切割特定的DNA位点，引入多个gRNA可以同时修饰多个基因实现多重基因编辑。不过，CRISPR/Cas9的靶标能力很大程度上受到gRNA表达策略的影响。

tRNA加工系统能够精确切割tRNA前体的两端，研究人员决定利用这一点提高CRISPR/Cas9系统的靶向和多重编辑能力。他们将tRNA与gRNA结合起来，合成了一个多顺反子基因。研究显示，内源tRNA加工系统能够精确加工这个合成基因，有效生成大量携带正确靶向序列的gRNA，引导Cas9编辑多个染色体目标。这一策略能够在稳定的转基因水稻中，高效（可达到100%）实现多重基因组编辑和染色体片段删除。

tRNA及其加工系统在所有生物中是相当保守的，因此上述策略可以广泛用于小RNA表达和基因组工程，显著提高CRISPR/Cas9的靶向能力和编辑效率。宾夕法尼亚州立大学已经为这一技术提出了专利申请。