基因编辑CRISPR(有规则间隔的短回文重复簇)
CRISPR是一种利用蛋白质与DNA相互作用的基因组工程技术。基因组编辑从 dsDNA裂解开始,Cas9是一种双RNA引导的dsDNA内切酶,由单嵌合RNA设定。指南RNA将Cas9酶定位到目标DNA的正确位置上进行裂解。
CRISPR通常使用一种Cas9核酸酶在基因组的特定位置切断双链DNA,之后细胞的内源性机制会修复断裂。在适当的情况下,可以使细胞将供体DNA序列合并到断裂位点,从而允许基因插入、修饰或敲除。CRISPR-Cas9靶向是由同源RNA(称为引导RNA或gRNA)确定的特定遗传位点。与TALENs(转录激活因子样效应核酸酶)或ZFNs(锌指核酸酶)的编辑不同,使用gRNA意味着不需要复杂的蛋白质工程来实现序列特异性,因此更容易、更快。
CRISPR-Cas技术被广泛应用于科研工作。例如, 利用CRISPR-Cas技术简化真核生物的基因编辑,转化研究、生物技术和医学。

图中显示斑马鱼基因组样本经过CRISPR(敲除8bp)编辑。在使用Qsep之前,他们用测序方法检查了CRISPR的结果。然而,斑马鱼有两个拷贝(两个等位基因),Sanger测序无法区分异源缺失形式,特别是当小峰信号远弱于主峰信号时。在Qsep平台上,可以很容易地区分出3种不同的形式(Homo WT, Hetero,和Homo Del),同时也明显地显示出小峰(黄线)。因此,用户可以知道哪个样本编辑得很好。
CRISPR技术可以增强基础研究的能力,加快研究的应用和转化。工程核酸酶基因编辑在农业上有很好的应用前景,例如,CRISPR-Cas系统可以在水稻基因组中引入大的染色体缺失,最多可达245kb(由爱荷华州立大学植物生物学博士副教授杨冰研究),还可以扩展到在玉米中建立高效的靶向系统。
CRISPR-Cas9技术是生物IT工具箱的基础:
• DNA结构/测序
• 限制性内切酶
• PCR
• 基因组编辑