CRISPR是規(guī)律成簇的間隔短回文重復(fù)（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）的縮寫。CRISPR與內(nèi)切酶Cas9是一對好朋友，細(xì)菌依靠它們組成的防御系統(tǒng)對抗外來侵略者。CRISPR-Cas9能夠在引導(dǎo)RNA的指引下，靶標(biāo)并切割入侵者的遺傳物質(zhì)。2012年研究者們利用這一特點，將CRISPR系統(tǒng)發(fā)展成了強大的基因組編輯工具。該系統(tǒng)使用簡單而且擴展性強，很快便成為了生物學(xué)領(lǐng)域zui耀眼的明星。
在過去的四年中，CRISPR-Cas9經(jīng)歷了不斷的更新?lián)Q代。這一技術(shù)讓基因功能研究達(dá)到了的性和靈敏度。CRISPR-Cas9在醫(yī)療領(lǐng)域也展現(xiàn)了*的潛力，有望通過直接校正致病突變治療遺傳疾病。不過，我們都知道Cas9會在脫靶位點結(jié)合和切割DNA。CRISPR脫靶效應(yīng)常被人們掛在嘴邊，這也是該技術(shù)zui大的隱患之一。Cas9酶有時會在靶點以外的地方進(jìn)行切割，而這種切割有可能引起癌癥。好在，研究者們在提升CRISPR特異性的時候動作很快。
今年一月，研究人員發(fā)表文章，為人們展示了升級版的多重化Digenome-seq。他們用這一技術(shù)同時分析了11個CRISPR-Cas9核酸酶在整個基因組中的特異性，大大節(jié)省了CRISPR脫靶分析所需的時間和經(jīng)費。研究證實，多重化Digenome-seq可以捕捉到很多被其他方法漏掉的良性脫靶位點。研究人員還在此基礎(chǔ)上給出了減少CRISPR-Cas9脫靶效應(yīng)的指南。研究人員對CRISPR-Cas9技術(shù)做出了重大改進(jìn)。在用一段短DNA片段替代另一段DNA時，他們的方法獲得了高達(dá)60%的成功率，這么高的成功率是的。他們通過改造Cas9酶大大減少了它與DNA的非特異性互作，將脫靶效率降低至無法檢測到的水平。
CRISPR-Cpf1能夠在crRNA的引導(dǎo)下在人類細(xì)胞中剪切目標(biāo)DNA，被稱為是新一代的CRISPR基因組編輯系統(tǒng)。不過，人們對這個系統(tǒng)的作用機制還知之甚少。麻省總醫(yī)院、哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員解析了Cpf1核酸酶在人類細(xì)胞中的全基因組特異性。
研究人員開發(fā)了一種預(yù)測模型。這種模型可以為人們揭示哪些單導(dǎo)向RNA (sgRNA)序列能夠與CRISPR-Cas9形成組合，更有效地探查基因組秘密。
研究團隊揭示了CRISPR-Cas9剪切DNA時的關(guān)鍵分子結(jié)構(gòu)。在CRISPR-Cas系統(tǒng)中，Cas蛋白與小CRISPR RNA（crRNA）形成復(fù)合體，切割與RNA互補的外源DNA。R-loop是I型和 II型CRISPR-Cas的一個典型特征，基因組編輯常用的sgRNA就會和Cas9形成R-loop。為了闡明R-loop的作用，研究人員通過冷凍電鏡獲得了釀膿鏈球菌Cas9 R-loop的高分辨率結(jié)構(gòu)。
