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華人學者連發CRISPR研究成果
閱讀：902 發布時間：2015-12-30zui近，來自美國德克薩斯理工大學健康科學中心的吳浩泉（音譯，Haoquan Wu）帶領的研究小組，分別在學術期刊《Cell Reports》和《Genome Biology》發表兩項有關CRISPR的重要研究成果。
生物通報道：zui近，來自美國德克薩斯理工大學健康科學中心的吳浩泉（音譯，Haoquan Wu）帶領的研究小組，分別在學術期刊《Cell Reports》和《Genome Biology》發表兩項有關CRISPR的重要研究成果。延伸閱讀：劉小樂教授：CRISPR高通量篩選的新算法。
西尼羅河病毒（WNV）是黃病毒科黃病毒屬的重要成員，是一種通過蚊子傳播的嗜神經病原體。西尼羅河病毒zui早是1937年在烏干達一位發熱婦女的血液中分離到。這種病毒在非洲、歐洲、中東、北美和西亞很常見，人類、馬和其他哺乳動物都可能受到感染。
西尼羅河病毒感染往往伴隨著大量的神經細胞死亡。然而，人們對這種病毒誘導細胞死亡的機制還并不了解。鑒于此，Haoquan Wu和N. Manjunath領導研究團隊，開發了一個基于CRISPR-Cas9的篩選方法，鑒定了WNV誘導細胞死亡所必需的基因。這項研究發表在七月十六日的《Cell Reports》雜志上。
研究人員以20,121個基因為靶標，建立了包含77,406個sgRNA的文庫。他們先用這個文庫進行全基因組篩選，然后用一個亞文庫進行了二次篩選。研究指出，兩輪篩選可以提高實驗的靈敏度和特異性。研究人員鑒定了WNV誘導細胞死亡所必需的七個基因：EMC2、EMC3、SEL1L、DERL2、UBE2G2、UBE2J1和HRD1。研究表明，敲除這些基因可以對細胞起到很強的保護作用。值得注意的是，敲除這些基因并不會阻止WNV復制。這些基因的作用應該是把WNV復制與下游的細胞死亡通路關聯起來。另外，這七個基因都屬于內質網相關蛋白降解（ERAD）通路，說明該通路可能是WNV誘導細胞死亡的主要驅動者。
12月15日，Haoquan Wu帶領的研究小組又在學術期刊《Genome Biology》發表題為“Optimizing sgRNA structure to improve CRISPR-Cas9 knockout efficiency”的研究成果。對CRISPR/Cas系統中的sgRNA結構進行了優化，以提高CRISPR-Cas9的基因敲除效率。
單導向RNA（sgRNA）是CRISPR-Cas9基因編輯系統兩個關鍵組分的其中一個。與原生的細菌CRISPR RNA（crRNA）相比，目前常用的sgRNA結構具有一個縮短的雙鏈——反式激活crRNA（tracrRNA）雙鏈，并包含一段連續的胸腺嘧啶序列，是RNA聚合酶III的停止信號，從而可能會降低轉錄效率。
在這項研究中，研究人員系統地研究了這兩個要素對基因敲除效率的影響，他們發現，通過擴展雙鏈長度和改變胸腺嘧啶到胞嘧啶或鳥嘌呤的連續序列的第四個胸腺嘧啶，而對sgRNA做出的修飾，有時可以顯著提高細胞的基因敲除效率。此外，優化sgRNA結構也顯著增加了更具挑戰性的基因組編輯程序的效率，如基因缺失，這對于非編碼基因中的誘性功能缺失，是非常重要的。
總而言之，通過對sgRNA結構進行系統的調查研究，該研究小組發現，將雙鏈延伸大約5bp，結合改變位置4到胞嘧啶或鳥嘌呤上的胸腺嘧啶連續序列，可顯著增加CRISPR-Cas9基因組編輯實驗的基因敲除效率。