張鋒Science文章：靶向RNA的新型CRISPR系統
日期：2016-06-03 08:51:40
來自麻省理工學院-哈佛大學Broad研究所、麻省理工學院、美國國立衛生研究院、羅格斯大學新布朗斯維克分校和俄羅斯Skolkovo理工學院的研究人員，確定了一個靶向RNA而非DNA的新型CRISPR系統的特征。研究結果發表在《科學》（Science）雜志上。
這種新方法有潛力開辟一條強大的細胞操控途徑。鑒于DNA編輯會造成細胞基因組永久性的改變，這一基于CRISPR的RNA靶向方法能允許研究人員生成可以上調或下調的短暫改變，相比現有的RNA干擾技術具有更大的特異性和功能。
Broad研究所核心成員張鋒（Feng Zhang）博士以及NIH進化基因組學課題組負責人Eugene Koonin是這篇論文的共同資深作者。
張鋒博士是近幾年大熱的CRISPR/Cas9技術的先驅開創者之一。2013年，這位80后的年輕華人科學家開發出了可用來編輯DNA、敲除指定基因的CRISPR/Cas系統，自此之后一直致力于推動這一技術走向完美。而在改良及進一步操控CRISPR/Cas9這一工具加速基因組研究的同時，張鋒課題組也在尋求進一步擴大基因組編輯的工具箱。
在2015年9月Cell雜志上的一項研究中，張鋒及其同事們報告稱發現了一種不同的CRISPR系統，其有潛力實現更簡單、更精確的基因組工程操作。他們描述了這一新系統一些出乎意外的生物學特征，證實可以操控它來編輯人類細胞基因組。
2015年10月，張鋒博士與Eugene Koonin合作發現了自然存在的、具有基因組編輯潛力的三個新系統：C2c1、C2c2和C2c3。發現以及確定這些系統的特征有望進一步擴大基因組編輯工具箱，為生物醫學研究開辟新的途徑。這項研究發表在Molecular Cell雜志上。
在最新的Science文章中，張鋒、Eugene Koonin和同事們報告稱，鑒別并確定了能夠靶向和降解RNA的一種RNA引導酶——C2c2的功能特征。
研究結果揭示C2c2—第一個確定只靶向RNA的自然CRISPR系統——幫助保護細菌對抗了病毒感染。他們證實可以編程C2c2來切割細菌細胞中特異的RNA序列，這將使得它成為分子生物學工具箱中一個重要的新增工具。
C2c2專注靶向RNA的功能補充了靶向DNA的CRISPR-Cas9系統。能夠只靶向RNA提供了以一種高通量的方式特異性控制RNA及更廣泛地操控基因功能的能力。這有潛力加速了解、治療和預防疾病的進程。
張鋒說：“C2c2打開了通向強大CRISPR工具全新邊界的大門。C2c2有著大量的可能性，我們對開發其成為可用于生命科學研究和醫學的一個平臺感到非常興奮。”
Eugene Koonin說：“研究C2c2揭示出了細菌似乎利用來防御病毒的一個全新生物機制。這一策略的應用有可能是相當驚人的。”
當前，用來完成基因敲低的最常見技術是小干擾RNA(siRNA)。根據研究人員所說，C2c2 RNA編輯方法顯示了更大的特異性，有潛力實現更廣泛的應用，例如：
•添加一些模塊到特定RNA序列中改變它們的功能（翻譯成蛋白質的方式），這將使得它們成為用于大規模篩查及構建合成調控網絡的有價值的工具。
•利用C2c2熒光標記RNAs作為一種方法來研究RNA的運輸和亞細胞定位。
在這項工作中，研究小組利用C2c2精確地靶向及除去了特異的RNA序列——降低對應蛋白質的表達水平。這表明C2c2可以代表siRNA的一種替代方法，補充基于CRISPR的DNA編輯的特異性和簡便性，提供給研究人員一種利用RNA的可調節基因“敲低”能力。
C2c2具有的一些優點使得它適合于工具開發：
•C2c2是一種雙組件系統，只需要一條向導RNA來發揮功能
•C2c2遺傳上可編碼——這意味著可將必要元件合成為DNA傳遞到組織和細胞中。
論文的共同第一作者、張鋒實驗室研究生Omar Abudayyeh說：“C2c2有可能會對我們認識RNA在疾病和細胞功能中的作用造成最為重大的影響。”
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