藥物誘導實現基因組編輯和轉錄激活的HIT2系統(tǒng)作用機制

深圳子科生物報道：基因在時空上的正確表達及其精密有序的調控是細胞生長、增殖、分化、衰老及凋亡等重要生理過程有序進行的前提和基礎。相應的，通過可控的方式，從分子水平實現對基因功能的精確操控對于實現對生物學機制更精確的解析和更可控更安全的臨床應用都有極為重要的意義。

中科院動物研究所，干細胞與生殖生物學國家重點實驗室王宇研究組致力于通過化學生物學手段發(fā)展新穎有用的分子和細胞生物學工具。他們提出通過在CRISPR/Cas9系統(tǒng)上嫁接雌激素受體元件（ERT2），使其在細胞內的核定位受到小分子藥物4-羥他莫昔芬（4OHT）的調控，從而建立一種藥物誘導型的CRISPR/Cas9技術（HIT，Hybrid drug Inducible CRISPR/Cas9 Technologies），從分子水平更加靈活準確的操控功能事件。

研究人員從轉錄激活系統(tǒng)入手，對多種技術方案經過一系列優(yōu)化、改造、對比之后，建立了一套低本底、高效率的藥物誘導系統(tǒng)（HIT-SunTag）。在此基礎上，他們又利用不同長度的sgRNAs可以選擇性引導Cas9蛋白結合和剪切靶DNA的特性，建立了一套可以同時實現藥物誘導的基因組編輯和轉錄激活的系統(tǒng)（HIT2，寓意 “一箭雙雕”）。

進一步地，他們背靠背地和現有的多種藥物誘導系統(tǒng)（包括張鋒實驗室的Split-Cas9系統(tǒng)，David Liu實驗室的intein系統(tǒng)等）進行了對比，HIT-SunTag和 HIT2系統(tǒng)呈現出更低本底、更高效率、更高藥物選擇特異性、以及可逆性及快速應答等多方面優(yōu)勢。這些系統(tǒng)的建立，為更加靈活多樣、精準可控地編輯和調控基因功能，從而在解析關鍵生物學事件中實現更高時空“分辨率”提供了強大的技術工具，進而綜合發(fā)揮小分子藥物和基因治療手段的優(yōu)勢，面向臨床應用提供了更多的潛能。

這項研究工作以“Multimode drug inducible CRISPR/Cas9 devices fortranscriptional activation and genome editing”為題在國際重要雜志Nucleic Acids Research在線發(fā)表。碩士研究生盧佳、中國科學院動物研究所趙晨博士，趙迎澤博士、張競方博士為本文共同第一作者。王宇研究員為本文通訊作者。該項研究得到了科技部國家重大科學研究計劃（2015CB964800,2014CB964900）、國家自然科學基金（31571514, 21402195, 31401270）、中科院“百人計劃”和干細胞與生殖生物學國家重點實驗室開放課題基金的支持。

原文標題：

Multimode drug inducible CRISPR/Cas9 devices fortranscriptional activation and genome editing