2019年12月1日訊/生物谷BIOON/---基因工程（genetic engineering）又稱基因拼接技術和DNA重組技術，是以分子遺傳學為理論基礎，以分子生物學和微生物學的現代方法為手段，將不同來源的基因按預先設計的藍圖，在體外構建雜種DNA分子，然後導入活細胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種和生產新產品。基因工程技術為基因的結構和功能的研究提供了有力的手段。
基因編輯（gene editing）是一種新興的比較精確的能對生物體基因組特定目標基因或者它們的轉錄本進行修飾的一種基因工程技術。它能夠讓人類對目標基因或它們的轉錄本進行定點「編輯」，實現對特定DNA或RNA片段的修飾。
圖片來自Thomas Splettstoesser (Wikipedia, CC BY-SA 4.0)。
基因編輯技術中，以鋅指核酸酶（zinc-finger nucleases, ZFN）和TALEN （transcription activator-like effector nucleases）為代表的序列特異性核酸酶技術以其能夠高效率地進行定點基因組編輯，在基因研究、基因治療和遺傳改良等方面展示出了巨大的潛力。CRISPR/Cas是繼「鋅指核酸內切酶（ZFN）」、「轉錄激活子樣效應因子核酸酶（TALEN）」之後出現的第三代「基因組定點編輯技術」。與前兩代技術相比，其成本低、製作簡便、快捷高效的優點，讓它迅速風靡於世界各地的實驗室，成為科研、醫療等領域的有效工具，而且經過不斷改進後，更被認為能夠在活細胞中最有效、最便捷地「編輯」任何基因。
基因組編輯技術CRISPR/Cas9被《科學》雜誌列為2013年年度十大科技進展之一，受到人們的高度重視。CRISPR是規律間隔性成簇短回文重複序列的簡稱，Cas是CRISPR相關蛋白的簡稱。CRISPR/Cas9是由一種原始的細菌免疫系統改編而成的，它的作用方式是首先在基因組的一個靶位點上切割雙鏈DNA。
在2019年，科學家們在基因編輯等基因工程領域取得重大的進展，讓我們一起看看這個領域在這一年裡取得的重大發現。
1.基因編輯大牛張鋒新力作！發現第三種CRISPR-Cas系統，顯著降低脫靶效應在一項新的研究中，來自美國布羅德研究所的張鋒（Feng Zhang）及其團隊著重關注除Cas9和Cas12a（之前稱為Cpf1）之外的第三種II型蛋白效應核酸酶：Cas12b，即一種由兩個gRNA引導的核酸酶，含有單個結構域：RuvC，其中這兩個gRNA為crRNA和tracrRNA。儘管Cas12b蛋白通常比Cas9和Cas12a小，因而從通過病毒載體進行細胞內遞送的觀點來看具有吸引力，但是得到最好描述的來自嗜酸耐熱菌（Alicyclobacillus acidoterrestris）的Cas12b核酸酶（AacCas12b）在48°C時表現出最佳的DNA切割活性，這阻止它在哺乳動物細胞中的應用。張鋒團隊試圖鑑定出在較低溫度下有活性的Cas12b家族成員，這樣就可用於人類基因組編輯。相關研究結果於2019年1月22日發表在Nature Communications期刊上，論文標題為「Engineering of CRISPR-Cas12b for human genome editing」。
圖片來自Nature Communications, doi:10.1038/s41467-018-08224-4。
鑑於強效的基因組編輯工具應當在一系列靶標上是高效的和特異性的，張鋒團隊在針對293T細胞中的5個基因的56個靶位點上測試了BhCas12b v4突變體，結果觀察到強效的DNA切割。接著，他們通過電穿孔技術將BhCas12b v4-sgRNA複合物遞送到人CD4+ T細胞中。在3個測試的靶位點上，這些複合物表現出的indel發生率為32%～49%。這些數據表明BhCas12b v4突變體在多種基因組編輯環境下（包括一種在治療上有重大意義的人細胞類型）可作為一種有效的可編程的核酸酶。
2.Nature：重磅！首次成功地在哺乳動物中進行基因驅動基因驅動（gene drive）是一種基因工程技術，它促進後代要比正常情形時更頻繁地遺傳來自一個親本的特定等位基因。它已在昆蟲中發揮作用。如今，在一項新的研究中，來自美國加州大學聖地牙哥分校的研究人員發現它也能夠成功地在脊椎動物中發揮作用。在這項研究中，他們描述了一種方法，它利用CRISPR-Cas9改變雌性小鼠生殖系細胞，從而促進小鼠後代出現白色毛髮和表達一種紅色螢光蛋白。相關研究結果於2019年1月23日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Super-Mendelian inheritance mediated by CRISPR–Cas9 in the female mouse germline」。
這是首個證據表明基因驅動可在哺乳動物中發揮效果，但是它並不完美。這些研究人員正在優化Cas9在雌性小鼠中產生的時間，並且正在研究更高的效率是否可能解決雄性動物中同源介導修復的缺乏。
3.Cell：給Cas9一個開啟開關，從而更好地控制CRISPR基因編輯在一項新的研究中，來自美國加州大學伯克利分校的研究人員利用一種稱為循環排列（circular permutation）的技術，構建出一套稱為Cas9-CP的新型Cas9變體，這將簡化Cas9融合蛋白的設計，使得它們能夠用於除了簡單的DNA切割之外的多種應用，比如鹼基編輯和表觀遺傳修飾。相關研究結果發表在2019年1月10日的Cell期刊上，論文標題為「CRISPR-Cas9 Circular Permutants as Programmable Scaffolds for Genome Modification」。
圖片來自Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2018.11.052。
通過這個相同的過程，David Savage和他的團隊將「永遠開啟（always-on）」的Cas9分子轉變為可激活的開關。這些開關保持在「關閉」位置，直到它們被蛋白酶激活。由此產生的蛋白酶感應的Cas9（protease-sensing Cas9, ProCas9）能夠減少脫靶效應並實現分子感應，以及組織或器官特異性的基因組編輯。他們證實ProCas9可用於檢測病毒蛋白酶，從而潛在地用作一種能夠引發免疫反應的病原體感應系統。
Savage團隊使用循環排列來重新設計Cas9的分子序列，因而更好地控制它的活性並為融合蛋白構建更優化的DNA結合支架。這種Cas9重新連接方法涉及將這種蛋白的末端（即它的氨基端和羧基端）與肽接頭（peptide linker）連接，同時在不同的位置上分割它的序列，從而產生新的相鄰的氨基端和羧基端。
4.重大進展！兩篇Nature Medicine揭示一種新型CRISPR/Cas9療法有望治療早衰症衰老是導致包括心臟病、癌症和阿爾茨海默病在內的許多衰竭性疾病的主要風險因素。這使得對抗衰老療法的需求變得更加迫切。如今，在第一項新的研究中，來自美國沙克生物研究所的研究人員利用CRISPR/Cas9系統將基因療法遞送到表達Cas9的早衰症小鼠模型的細胞中。在遞送這種基因療法兩個月後，這些小鼠變得更強壯和更活躍，而且它們的心血管健康得到改善。它們表現出下降的主要動脈血管退化和延遲的心跳過緩（bradycardia）發作---在早衰症和老年時常見的兩個問題。總體而言，這些接受治療的早衰症小鼠具有與正常小鼠相似的活動水平，而且它們的壽命增加了大約25％。
在第二項新的研究中，西班牙奧維耶多大學的José M. P. Freije、Carlos López-Otín及其團隊開也發出一種基於CRISPR/Cas9的療法來治療哈欽森-吉爾福德早衰症症候群。對這種療法的測試結果表明，它通過在LMNA基因中引入移碼突變（frameshift mutation）逆轉了在哈欽森-吉爾福德早衰症症候群小鼠模型和來自患上這種疾病的患者的細胞中發生的一些有害變化。
5.Nat Biotechnol：開發出更加高效的CRISPR–Cas12a變體在一項新的研究中，來自美國麻省總醫院、哈佛醫學院和麻省理工學院的研究人員設計了能夠靶向更廣泛的前間隔序列鄰近基序（protospacer adjacent motif, PAM）的Cas12a變體。
圖片來源：CC0 Public Domain。
這些研究人員報導特別地，一種稱為enAsCas12a的變體並不需要擴展的輸血傳播病毒（extended transfusion-transmissible virus, TTTV）PAM，當然，野生型AsCas12a需要這種TTTV PAM。與AsCas12a野生型相比，這種變體在典型的TTTV PAM存在時平均具有兩倍高的基因組編輯活性。它的靶向範圍擴大了：增加了七倍。他們進一步報導他們成功地將來自enAsCas12a的一部分突變片段移植到AsCas12a上來改善後者的活性。他們聲稱，開發出的enAsCas12a允許更高效地進行多重基因編輯，並提供內源性基因激活和C→T鹼基編輯。為了降低利用enAsCas12a觀察到的高於正常的脫靶效應，他們還設計了另一種稱為enAsCas12a-HF1的變體。
6.Nature：科學家發現新型的CRISPR基因編輯工具：CasX在短短7年時間裡，Cas9已經成為了在人類、植物、動物和細菌中能夠被使用的強大基因編輯工具，其能快速並準確地切割和拼接DNA，其也有望幫助開發治療多種人類疾病的新型療法。日前，一項刊登在國際雜誌Nature上的研究報告中，來自加州大學伯克利分校的科學家們通過研究發現了一種新型的小型CRISPR基因編輯工具：CasX，其與蛋白Cas9較為相似，但比Cas9小很多。
實際上，CasX是細菌和人類細胞中潛在的一種有效基因編輯工具，其似乎是在細菌中進化出的獨立於其它Cas蛋白的一種特殊蛋白，CasX能夠切割雙鏈DNA，結合DNA並調節基因的表達，同時還能靶向作用特殊的DNA序列。由於CasX來自於細菌細胞中，因此相比Cas9而言，人類機體免疫系統或許能夠更加容易地接納CasX。
7.我國科學家在兩篇Science論文上揭示胞嘧啶鹼基編輯器誘導大量的脫靶突變在第一項新的研究中，中國科學院的李亦學（Yixue Li）課題組、楊輝（Hui Yang）課題組和美國史丹福大學的Lars M. Steinmetz課題組開發出一種稱為GOTI（genome-wide off-target analysis by two-cell embryo injection）的方法來評估三種經常使用的基因編輯工具---CRISPR/Cas9、胞嘧啶鹼基編輯器3（BE3, rAPOBEC1-nCas9-UGI）、腺嘌呤鹼基編輯器7.10（ABE7.10, TadA-TadA*-nCas9）---誘導的脫靶效應。他們發現在經過BE3編輯的細胞中鑑定出的90%以上的單核苷酸變異（SNV）是G>A或C>T，這一突變偏好並沒有在經過Cre、Cas9或ABE7.10處理的細胞中觀察到。這一突變偏好與APOBEC1本身的突變偏好相同，這表明這些突變並不是自發的而是由BE3編輯誘導的。
圖片來自Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences。
在第二項新的研究中，中國科學院的高彩霞（Caixia Gao）課題組通過對作為一種重要的作物物種的水稻進行全基因組測序對胞嘧啶鹼基編輯器（BE3和HF1-BE3）和腺嘌呤鹼基編輯器（ABE）產生的脫靶突變進行全面調查。他們發現胞嘧啶鹼基編輯器（BE3和HF1-BE3）誘導全基因組脫靶突變。這些脫靶突變主要是C>T單核苷酸變異，在轉錄的基因區域中富集，通過當前的計算機方法是無法預測的。
8. Nature子刊：當心！DNA扭曲增加CRISPR-Cas9脫靶編輯風險在一項新的研究中，來自英國帝國理工學院和阿斯利康公司的研究人員指出當使用CRISPR-Cas9時，在基因表達和其他細胞過程中經常發生的DNA扭曲可能導致基因組脫靶變化。這些研究結果可能有助於為在臨床應用上提高基因編輯準確性鋪平道路。相關研究結果發表在 2019年3月的Nature Structural and Molecular Biology期刊上，論文標題為「DNA stretching induces Cas9 off-target activity」。
CRISPR-Cas9是一種允許人們發現和編輯DNA鏈的基因編輯工具。隨著科學家們在醫學、藥物發現和農業等多個領域使用CRISPR-Cas9，它因它的多種用途獲得了全球的認可。在這項新的研究中，CRISPR-Cas9的準確度和精確度是通過一種新的方法進行研究的：使用光學鑷 子---一種使用雷射束操縱DNA的工具---模擬DNA自然經歷的扭曲，就像是細胞的分子機器讀取了它。他們隨後利用CRISPR-Cas9編輯基因並使用螢光顯微鏡監測它的準確性。結果表明，當DNA鬆散和鬆弛時，CRISPR是準確的，但是當DNA發生扭曲---在這種情況下，DNA遭受 高度拉伸---時，CRISPR編輯準確性降低，並且觀察到脫靶編輯。了解這種效應將有助於設計具有更高準確度的CRISPR系統，以及評估這種風險的方法。
9. Nature：開發出Cas9-MMEJ可編程基因編輯方法，有望治療143種由DNA微重複引起的疾病在一項新的研究中，來自美國麻薩諸塞大學醫學院的研究人員開發出一種利用CRISPR-Cas9和一種很少使用的DNA修復途徑編輯和修復一種特定類型的與微重複（microduplication）相關的基因突變。這種可編程基因編輯方法克服了之前在基因校正中所遭遇的低效率。
微重複是染色體發生變化而使得 DNA上的小片段被拷貝或複製。在某些基因中，當添加的核苷酸數量不能被3整除時，這些微重複就能夠導致所謂的「移碼突變」。這改變了基因向蛋白的翻譯，從而導致功能喪失。由微重複引起的移碼突變導致多達143種不同的疾病，包 括肢帶肌營養不良（limb-girdle muscular dystrophy）、赫曼斯基-普德拉克症候群（Hermansky-Pudlak syndrome）和家族黑蒙性白痴病（Tay-Sachs）。
10.Nature：震驚！CRISPR鹼基編輯器能夠誘導大量的脫靶RNA編輯在一項新的研究中，來自美國麻省總醫院、哈佛醫學院和哈佛大學陳曾熙公共衛生學院的研究人員報導近期開發的幾種在單個DNA鹼基中產生靶向變化的鹼基編輯器能夠在RNA中誘導廣泛的脫靶效應。他們還描述了對鹼基編輯器變體進行基因改造可顯著降低RNA編輯的發生 率，這同時也會增加在靶DNA編輯的精確度。相關研究結果於2019年4月17日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Transcriptome-wide off-target RNA editing induced by CRISPR-guided DNA base editors」。
圖片來自CC0 Public Domain。
為了研究減少或消除不需要的RNA編輯的可能性，論文通訊作者、麻省總醫院病理學系的J. Keith Joung博士及其團隊篩選了16種具有脫氨酶改造版本的鹼基編輯器（即鹼基編輯器改造版本），從中鑑定出兩種鹼基編輯器改造版本與它們的原始版本同樣高效地誘導在靶DNA編輯，同時誘導顯著少的RNA編輯。實際上，這些SECURE （SElective Curbing of Unwanted RNA Editing, 選擇性抑制不需要的RNA編輯）變體甚至要比未經基因改造的脫氨酶更精確地誘導所需的DNA編輯。
11.Science：開發出一種檢測CRISPR脫靶效應的新方法---DISCOVER-Seq當CRISPR進行切割時，DNA會被破壞。因此，為了生存，細胞將許多不同的DNA修復因子募集到基因組中的特定位點上以修復斷裂並將切割末端連接在一起。美國加州大學伯克利分校的Jacob E. Corn及其團隊認為如果能夠找到這些DNA修復因子的位置，就可以鑑定出被CRISPR切割的位點。為此，在一項新的研究中，他們研究了一組不同的DNA修復因子。他們發現其中的一種稱為MRE11的DNA修復因子是DNA切割位點的第一批響應者之一。他們利用MRE11開發了一種名為DISCOVER-Seq的新技術，它可以識別出CRISPR切割基因組的確切位點。
Corn說，「鑑於我們的方法依賴於細胞的自然修復過程來識別切割位點，它經證實是一種侵入性更小、更可靠的方法。我們能夠在誘導性多能幹細胞、患者細胞和小鼠中測試我們新開發的DISCOVER-Seq方法，而且我們的研究結果表明這種方法可潛在地用於任何系統，而不僅僅是在實驗室中。」
12.Cell：首次發現阻斷CRISPR-Cas9基因組編輯的小分子抑制劑在一項新的研究中，來自美國布羅德研究所等研究機構的研究人員發現釀膿鏈球菌Cas9（SpCas9）的首批小分子抑制劑能夠更精確地控制基於CRISPR-Cas9的基因組編輯。具體而言，他們通過開發一系列高通量生物化學分析方法和基於細胞的分析方法，篩選了許多小分子 ，以便鑑定出能夠破壞SpCas9與DNA結合因而幹擾它的DNA切割能力的化合物。這些首批小分子CRISPR-Cas9抑制劑很容易進入細胞，並且比之前發現的抗CRISPR蛋白小得多。這些新化合物可以對基於SpCas9的編輯技術進行可逆的和劑量依賴性的控制，包括它們在哺乳動物 細胞中進行基因編輯、鹼基編輯和表觀遺傳編輯的應用。
圖片來自CC0 Public Domain。
論文通訊作者、布羅德研究所的Amit Choudhary說道，「這些技術為快速鑑定和使用針對SpCas9和下一代CRISPR相關核酸酶的小分子抑制劑奠定了基礎。靶向CRISPR相關核酸酶的小分子抑制劑具有廣泛應用於基礎研究、生物醫學和國防研究以及生物技術應用的潛力。」
13. Nature：新型基因編輯工具完成」精準「編輯在最近一項研究中，哥倫比亞大學的一項新發現可以解決當前基因編輯工具（包括CRISPR）的一個主要缺點，並為基因工程和基因治療提供了一種強有力的新方法。他們的新技術稱為INTEGRATE，即利用細菌跳躍基因將任何DNA序列準確地插入基因組而不切割DNA。目前的基因編輯工具依賴於切割DNA，但這些切割可能導致錯誤的發生。
具體而言，研究人員發現轉座子整合到細菌基因組中的特定位點，而無需切割DNA。重要的是，整合酶插入DNA的位點完全由其相關的CRISPR系統控制。他們利用這一發現創建了一種基因編輯工具，經編程後可將任何DNA序列插入到細菌基因組的任何位點。與CRISPR一樣，整合酶通過嚮導RNA找到合適的位點。通過重編程嚮導RNA，他們能夠精確控制供體DNA整合的位置。通過用其他DNA有效載荷替換轉座子序列，它們可以將長達10000個鹼基的序列插入細菌基因組中。因此，與其他基於整合的編輯工具不同，INTEGRATE技術是迄今為止研究的首個完全可編程的插入系統。
14. Science：基因編輯大牛張鋒開發出新型基因編輯技術---CRISPR相關轉座酶在一項新的研究中，來自美國麻省理工學院、布羅德研究所和美國國家衛生院（NIH）的研究人員發現CRISPR相關的轉座子可用於將定製的基因插入到DNA中而不需要切割它。相關研究結果於2019年6月6日在線發表在Science期刊上，論文標題為「RNA-guided DNA insertion with CRISPR-associated transposases」。在這篇論文中，他們描述了他們的新型基因編輯技術，以及它在細菌基因組中進行測試時的效果。
圖片來自CC0 Public Domain。
近年來，CRISPR基因編輯技術因它具有治療遺傳性疾病的潛力而成為頭條新聞。不幸的是，儘管圍繞這種技術進行了大量研究，但它仍然不適合用於人類患者。這是因為這種技術容易出錯---在切割DNA鏈時，CRISPR有時也會進行脫靶DNA切割，從而導致意料之外的不可預測的後果（有時會導致癌症）。在這項新的研究中，這些研究人員找到了一種方法，即將CRISPR與另一種蛋白結合使用，對DNA鏈進行編輯而不對它進行切割---他們稱之為CRISPR相關轉座酶（CRISPR-associated transposase, CAST）。他們將一種稱為Tn7的轉座子與用於CRISPR中的Cas12酶相結合在一起，以便對細菌基因組的一部分進行編輯。在實踐中，CRISPR將Tn7轉座子引導至基因組中的目標位置上---在那裡，這種轉座子將自身插入基因組中而無需切割它。
15.Nature：中國科學院、川大合作新成果！DNA鹼基編輯器或能誘導大量脫靶RNA突變！近日，一項刊登在國際雜誌Nature上的研究報告中，來自中國科學院和四川大學等機構的科學家們通過研究發現，DNA鹼基編輯器能夠產生成千上萬個脫靶的RNA單核苷酸變異（SNVs），同時通過將點突變引入脫氨酶或能消除這些脫靶的SNVs；本文研究揭示了此前DNA鹼基編輯器風險中被忽略的一方面，同時研究者通過引入工程化的脫氨酶或有望解決這一問題。
為了消除鹼基編輯器的RNA脫靶活性，研究者還分析了引入點突變對APOBEC1和TadA的影響效應，他們發現，三個高保真的變異：BE3W90Y+R126E， BE3 (hA3AR128A) and BE3 (hA3AY130F)能夠在基準水平上降低RNA脫靶SNVs的水平，同樣地，ABE突變ABE7.10F148A還能夠完全消除脫靶效應。
16.Science：基因編輯大牛張鋒開發出RESCUE技術，可擴大RNA編輯能力在一項新的研究中，美國麻省理工學院麥戈文腦科學硏究所研究員、布羅德研究所核心成員張鋒（Feng Zhang）及其團隊如今開發出一種稱為RESCUE（RNA Editing for Specific C to U Exchange, C→U交換特異性的RNA編輯）的策略。
CRISPR家族酶Cas13在發揮作用。Cas13（粉紅色）是RESCUE平臺的核心，它使用特定的嚮導分子（紅色）靶向細胞中的RNA（藍色）。圖片來自Stephen Dixon。
他們利用一種失活的Cas13將RESCUE引導到RNA轉錄本中的目標胞嘧啶鹼基上，並使用一種新的、經過進化的、可編程的酶將不想要的胞嘧啶（C）轉化為尿苷（U），從而指導RNA指令發生變化。RESCUE顯著地擴展了CRISPR工具能夠靶向的範圍，包括蛋白中可修飾的位點，比如磷酸化位點。這些位點充當蛋白活性的開啟/關閉開關，而且主要存在於信號分子和癌症相關通路中。
17.Science：重大突破！CRISPR-Cas系統新用途！開發出可編程的CRISPR反應性智能材料如今，在一項新的研究中，來自美國哈佛大學威斯生物啟發工程研究所和麻省理工學院的研究人員展示了將CRISPR用作新型刺激反應性「智能（smart）」材料的控制元件。一旦被特定的天然的或用戶定義的DNA刺激物激活，一種CRISPR-Cas酶就能夠讓多種智能材料釋放出自身結合的貨物，比如染料和活性酶，改變它們的結構來部署包埋的納米顆粒和活細胞，或者調節電路從而將生物信號轉化為電信號。
論文通訊作者、哈佛大學威斯生物啟發工程研究所創始核心學院成員James Collins博士說，「我們的研究表明CRISPR的力量可以在實驗室之外用於控制DNA反應性材料的行為。我們開發了一系列具有不同能力的材料，這就突顯了可編程的CRISPR反應性智能材料（CRISPR-responsive smart material）所支持的應用範圍。這些應用包括新型治療診斷策略、即時診斷以及對流行病爆發和環境危害進行的區域監測。」
18.Science：全文解讀！開發出CRISPR LiveFISH技術，成功對活細胞中的DNA和RNA進行實時成像在一項新的研究中，來自美國史丹福大學、卡斯迪加學校和中國浙江大學的研究人員報導了一種稱為CRISPR活細胞螢光原位雜交（CRISPR live-cell fluorescent in situ hybridization, CRISPR LiveFISH）的實時成像方法，從而允許研究活細胞中的各種染色體功能。
圖片來自Science, 2019, doi:10.1126/science.aax7852。
這些研究人員報導了用於活細胞DNA和RNA成像的CRISPR LiveFISH技術。化學合成的螢光gRNA與dCas蛋白形成的複合物能夠促進快速穩健地、可擴展地對細胞（包括原代細胞）中的基因組DNA進行追蹤和對細胞中的RNA進行成像。在富含核糖核酸酶的環境中，對Cas9:gRNA:DNA三元複合物中gRNA的靶DNA依賴性保護會富集靶信號，同時讓背景噪音最小化。CRISPR LiveFISH也允許對活細胞中內源性基因組位點上發生的CRISPR誘導的基因編輯和易位事件進行動態追蹤。使用dCas9和dCas13系統的雙DNA/RNA CRISPR LiveFISH能夠對相同細胞中的基因組DNA和RNA轉錄本進行實時成像。人們有可能將CRISPR LiveFISH與其他的基因操縱技術（比如，CRISPRi/a、表觀遺傳修飾和CRISPR-GO）結合使用來加深對基因組組裝和細胞核事件的時空動態變化的理解。
19.Cell：首次發現針對III型CRISPR-Cas系統的蛋白抑制劑在一項新的研究中，來自丹麥哥本哈根大學的研究人員發現一種針對III型CRISPR/Cas系統的抑制劑--- AcrIIIB1，它是由硫化葉菌病毒（Sulfolobus virus）SIRV2編碼的。AcrIIIB1僅抑制由輔助蛋白Csx1的RNase活性介導的III-B CRISPR/Cas免疫反應。
這些研究人員發現AcrIIIB1似乎並不結合Csx1，但是與兩種不同的III-B效應複合物--- Cmr-α和Cmr-γ相互作用。當結合前間隔序列轉錄本時，這兩種III-B效應複合物合成環化寡腺苷酸（cyclic oligoadenylate, cOA），所產生的cOA激活Csx1的RNase活性。
20.Nature：新型CRISPR工具或能通過將RNA複製到基因組中精確修飾基因構成生命藍圖的DNA序列變異對任何物種的健康都是至關重要的，成千上萬的DNA突變被認為都會導致疾病，經過幾十年的遺傳學和分子生物學研究後，如今研究人員在開發能夠糾正突變的基因組編輯工具上取得了巨大的進展，但由於工具依賴於複雜和相互競爭的細胞過程，基因編輯的效率和準確性似乎受到了根本性的限制；近日，一項刊登在國際雜誌Nature上的研究報告中，研究者Anzalone等人描述了一種「查找並替換」（search-and-replace）的基因組編輯技術，即將兩種分子機器相結合來精確改變基因組，該技術對於生物醫學科學研究具有直接且深遠的影響。
圖片來源：Randall J. Platt. doi: 10.1038/d41586-019-03392-9。
這種名為prime編輯(prime editing)的基因組編輯技術依賴於一種混合分子機器，其包括一個改良版本的Cas9，其僅切割兩條DNA鏈中的一條，和一個轉錄酶，同時會在切割位點裝載新的和可定製的DNA；這種組合與酵母中自然發生的過程非常相似，在酵母中，與RNA序列相對應的DNA會通過逆轉錄酶整合到基因組中去。prime編輯能被一種工程化、由兩部分組成的嚮導RNA（gRNA）進行調節，gRNA中的「尋找」部分會指導Cas9進入到DNA靶點的特殊序列，從而對其中一條DNA鏈進行切割，隨後，逆轉錄酶會在gRNA的「替換」部分上產生與該序列互補的DNA，並將其裝載在兩個被切割的DNA末端中的一個上，從而取代原來的DNA序列。
此時，被修飾的雙鏈DNA會由兩條不互補的鏈組成，即被編輯過的鏈和未被Cas9切斷的完整鏈，非互補序列在細胞中是不被容忍的，其中一個鏈必須通過DNA的修復過程來固定從而匹配另外一個鏈，而完整的鏈則通常會被優先保留；因此作者通常必須使用第二種RNA嚮導來指導對完整鏈的切割，從而增加修復該鏈以匹配編輯序列的機會；研究者通過高效精確地將大量序列引入到DNA中，從而展示了prime編輯的多功能性，比如，研究人員在人類胚胎腎細胞中使用該技術來糾正產生血液鐮刀細胞病的突變，同時還能對引發神經性Tay-Sachs病的突變進行編輯，這幾乎完全避免了不完美的編輯，同時研究者還在體外對人類癌細胞和小鼠神經元進行了編輯。（生物谷 Bioon.com）
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