CRISPR領域最新進展盤點（八）

2020-10-18 PaperRSS

作者：追風

CRISPR系統為代表的基因編輯工具發展迅猛，被廣泛應用於動植物基因組編輯、文庫篩選、核酸檢測和基因治療等等，相關成果層出不窮。此外，近年來基於CRISPR-Cas9系統開發的單鹼基編輯系統（Base editors）更是如火如荼，新的先導編輯系統（Prime editor）也正在興起。因此，筆者盤點最近一段時間CRISPR領域的最新進展，以饗讀者。

  1. NP：CRISPR-Cas9介導的擬南芥可遺傳的染色體易位

CRISPR-Cas9技術已被應用於植物育種，主要用於改良單個或多個品系的基因。

2020年5月21日，德國卡爾斯魯理工學院Holger Puchta團隊在Nature Plants發文， 證明CRISPR-Cas9技術也可用於植物染色體的重組。

利用來自金黃色葡萄球菌的SaCas9核酸酶，能夠誘導擬南芥異源染色體之間Mbp範圍內的相互易位。值得注意的是，在沒有經典的非同源末端連接途徑的情況下，易位頻率大約高出5倍。利用卵細胞特異性表達的Cas9核酸酶和連續的批量篩選，能夠分離出可遺傳的事件，並建立了易位純合的品系，單個品系的頻率高達2.5%。通過分子和細胞學分析，證實獲得的擬南芥1號染色體和2號染色體之間以及1號染色體和5號染色體之間的染色體臂交換是保守的和相互的。染色體易位的誘導能夠以定向的方式模仿基因組的進化或染色體的修飾，固定或打破不同染色體上性狀之間的遺傳聯繫。植物基因組的受控重組有可能改變植物育種。

原文連結：

https://doi.org/10.1038/s41477-020-0663-x

二、 JGG：囊胚互補法在大鼠-小鼠嵌合體中培養大鼠血管和造血細胞

通過囊胚互補的種間嵌合體可能是利用人類多能幹細胞(HPSCs)在動物體內創建人類器官的另一種途徑。人和宿主動物血管內皮細胞主要組織相容性複合體(MHC)的不匹配會導致移植器官發生排斥反應。因此，為了在動物體內實現無排斥反應的可移植器官，在器官內建立來源於人類的血管內皮細胞是必要的。

2020年5月19日，中科院廣州生物醫藥與健康研究院的賴良學、顏泉梅團隊在Journal of Genetics and Genomics發文，通過將大鼠胚胎幹細胞(rESCs)注射到與內皮細胞和造血細胞發育相關的Flk-1蛋白缺失的小鼠囊胚中，建立了大鼠-小鼠嵌合體，以探討供體異種PSCs能否補償宿主動物的血管生成。

研究者發現rESCs在大鼠-小鼠嵌合體中可以分化為血管內皮細胞和造血細胞。FLK-1EGFP/EGFP大鼠嵌合體的整個卵黃囊(YS)充滿了大鼠血管。大鼠血管內皮細胞、動脈和靜脈、血管形成過程以及造血細胞相關基因在YS中高表達。提示大鼠血管內皮細胞可以增殖、遷移和自組裝形成血管，造血細胞在大鼠-小鼠嵌合體中可以分化為B細胞、T細胞和髓樣細胞，從而能夠挽救Flk-1缺乏引起的小鼠早期胚胎死亡。

原文連結：

https://doi.org/10.1016/j.jgg.2020.05.002

三、 NAR：PaCRISPR，一個預測和可視化Acr蛋白的伺服器

Anti-CRISPR（Acr）在噬菌體中廣泛存在，通過滅活宿主的CRISPR-Cas防禦系統促進噬菌體感染。鑑定Acr蛋白為探索和控制CRISPR-Cas機制，開發新的基於CRISPR-Cas的生物技術和治療工具開闢了一條途徑。過去的研究已經在幾個模式噬菌體基因組中發現了Acr，但從基因組和元基因組序列數據中準確而有效地全面篩選ACr仍然是一個挑戰。

2020年5月27日，澳大利亞莫納什大學Trevor Lithgow和桂林電子科技大學計算機與信息安全學院張豔菊合作在Nucleic Acids Research發文，開發了一個基於集成學習的預測器，PaCRISPR，用於從來自基因組和元基因組測序項目的蛋白質數據集中準確識別Acr。

PaCRISPR採用在集成框架內聯合的不同類型的特徵識別。廣泛的交叉驗證和獨立測試表明，與基於同源的基線預測器和現有的工具包相比，PaCRISPR實現了更精確的性能。PaCRISPR的性能在發現Acr方面得到了進一步的驗證，這些Acr不是PaCRISPR訓練的一部分，但最近被證明對噬菌體感染具有Acr的功能。關於Acr關係的數據可視化，突出了序列相似性和系統發育方面的考慮，是PaCRISPR工具包輸出的一部分，該工具包可在免費獲得。

地址：

http://pacrispr.erc.monash.edu/

值得一提的是，最近一段時間以來Acr的生信預測工具不斷開發，必將促進新Acr的發現。此外，Acr的作用機制和其存在意義也在被深入挖掘，期待更多的成果出現！

原文連結：

https://doi.org/10.1093/nar/gkaa432

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