Nature：CRISPR技术的应用舞台

 3月7日，Nature网站发表了一篇题为“CRISPR: gene editing is just the beginning”的文章，在这一长篇新闻特稿中Nature指出基因编辑只是CRISPR技术应用的一个起点，这一生物工具的真正能力在于探索基因组的运作机制。并为我们介绍了近年发布在Nature、Science、Cell三大顶级期刊及子刊上那些重大的CRISPR技术成果及应用。

CRISPR表观遗传学

当荷兰格罗宁根大学医学中心的遗传学家Marianne Rots开始她的职业生涯时，她想找到一些新的医疗方法。她研究了靶向疾病突变基因的基因疗法。但在几年后，她决定改变策略。“我认为不只是我过去一直关注的单基因突变，更多的疾病是由于基因表达谱扰乱所引起。”她认为，控制基因活性最好的方法是调整表观基因组而非基因组。

表观基因组指的是添加到DNA和组蛋白上的一系列化合物，它们可以控制对DNA的访问。这些标记物会随时间发生改变：随着生物体的发育和环境的改变它们不断地被添加及移除。

在过去的几年里，千百万美元被投入于编写不同的人类基因组中这些表观遗传标记的目录，以及它们的模式与从脑活动到肿瘤生长一切事物的关系。然而没有在特异位点改变这种标记的能力，研究人员无法确定它们是否引起了一些生物学改变。阿拉巴马大学神经系统科学家Jeremy Day说：“由于我们没有遗传学家拥有的那些工具——利用它们遗传学家可以导入并直接测试基因的功能，这一领域遭到了许多阻力。”

CRISPR–Cas9改变了这种情况。在2015年4月，杜克大学生工程学家Charles Gersbach和同事们发布了一个系统，其利用打碎的剪刀将酶携带至基因组中的特异位点，将一种类型的表观遗传标记：乙酰基添加到了组蛋白上。

研究小组发现，将乙酰基添加到组蛋白上足以使靶基因的表达飙升，证实了这一系统发挥了作用，在这一位点表观遗传标记物造成了影响。当Gersbach发布这项工作时，他将酶交给了Addgene公司，以便其他的研究团队可以使用它——并且他们很快这样做了。Gersbach预测，一波即将到来的论文将会显示同时操控多个表观遗传标志时的协同效应。

这些工具还需改进。有几十种酶可以构建或除去DNA上的表观遗传标记，但并非所有的都适合打碎剪刀这种方法。Gersbach说：“结果表明比许多人期望的要难得多。你将许多东西连接到无生命的Cas9上，它们根本不起作用。”有时很难阐明意外的结果是由于研究方法没有很好地发挥作用，或只是表观遗传标记对特殊的细胞或环境并不重要。

Rots一直在用旧编辑工具——锌指蛋白来探究癌症相关基因上表观遗传标记的功能，现在他采用了CRISPR–Cas9。她说，这些新工具已在这一领域普遍使用，造成了广泛的影响。人们过去常说，关联是巧合，Rots说——如果你重写了表观遗传，它将对基因表达没有影响。“而现在测试变得不再困难，很多人都在加入这一领域。”