Nature綜述文章：聚焦CRISPR–Cas系統應用

　　麻省理工學院的張鋒（Feng Zhang）博士是近兩年大熱的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。

　　12月10日，張鋒博士在《自然綜述神經科學》（Nature Reviews Neuroscience）雜志上發表了一篇題 為“Applications of CRISPR–Cas systems in neuroscience”綜述文章，介紹了CRISPR–Cas系統在神經科 學領域中的應用。

　　許多腦疾病都受到遺傳的強烈影響，研究人員一直希望能夠鑒別出一些遺傳風險因子，為揭示這些神秘疾病的原因及開發出可能的治療方法提供線索。在早期，這一進展非常緩慢。許多研究成果無法重現，研究人員清楚地認識到要有把握地鑒別出重要的風險基因，必須要檢測大量患者的基因組。

　　長期以來，基因組研究一直成本高昂，但近年來其已在加快速度。去年1月，Illumina公司宣布實現了一個期待已久的里程碑：將測序完整人類基因的成本降到1000美元以下。8年前，完成這一任務需要花費1000萬美元和數周的研究工作。新系統可以在數小時內完成這一工作，每年測序數以萬計的基因。

　　與這些驚人的進展同步，隨著一種編輯活體細胞基因組新方法的發展，在過去的幾年里另一場技術革命正在展 開。這種稱作為CRISPR的方法允許研究人員精確地改變DNA序列——這一進展有望改變生物醫學研究的許多領 域，有可能最終為開發出人類遺傳疾病的新療法奠定基礎

　　CRISPR技術是基于一種細菌天然的抗病毒防御，其利用了一段短鏈RNA作為“搜索字符串”來定位對應的DNA靶序列。這一RNA片段可在實驗室合成，設計來識別所有期望的DNA序列。與這一RNA一起的是一種叫做Cas的的蛋 白質，它可以在選擇位點切割靶DNA，由此插入一段新序列——為研究人員編輯基因座提供了一個快速且靈活的“搜尋與替換”工具。

　　張鋒是這一領域的先驅之一，他與哈佛大學的George Church一起最早證實了可利用CRISPR在活體細胞中編輯人類基因組。近年來，基于DNA測序發展而不斷涌現的遺傳新發現，張鋒一直在利用CRISPR技術研究人類腦疾 病。

　　通過測序成千上萬的個體，遺傳學家們鑒別出了促成自閉癥、精神分裂癥和雙向情感障礙等疾病風險的一些罕見遺傳變異。CRISPR使得神經科學家們能夠在細胞和動物模型中研究這些遺傳變異。

　　今年，來自清華大學、中科院植物研究所的研究人員報告稱，他們通過采用體細胞CRISPR-Cas9技術造成 Anillin條件性突變，證實Anillin調控了神經元遷移和神經元軸突生長。這項研究發表在《current biology》雜志上。

　　最近，美國約翰霍普金斯大學的研究人員利用CRISPR-Cas9，有效地將人類干細胞轉化為視網膜神經節細胞，可將來自眼睛的視覺信號傳遞到大腦。這項工作不僅可幫助更好地了解視神經的生物學，也為我們帶來一個細 胞為基礎的人體模型，可用于發現阻止或治療致盲疾病的藥物。而且，最終它可能會促進細胞移植療法的發展，恢復青光眼和MS患者的視力。

　　在這篇新綜述文章中，張鋒指出基于CRISPR–Cas的基因組編輯工具正在加速生物研究的步伐，允許在幾乎所有的生物和細胞類型中進行靶向遺傳調查。這些工具為開發出新模型系統，包括動物模型和干細胞源性體外模 型來研究神經系統的復雜性打開了大門。利用CRISPR–Cas系統來完成精確及有效的基因編輯，有潛力推動基 礎和轉化神經科學研究。