2016年12月31日/生物谷BIOON/--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/Cas最初是在細菌體內發現的，是細菌用來識別和摧毀抗噬菌體和其他病原體入侵的防禦系統。
接下來，小編列舉最近一段時間CRISPR基因編輯系統取得的重大進展，詳情如下所示。
1.Development：利用改進的CRISPR基因編輯平臺研究人類發育doi:10.1242/dev.138081
在一項新的研究中，來自英國韋爾科姆基金會桑格研究所和劍橋大學的研究人員構建出一種更加高效的和可控的CRISPR基因組編輯平臺：sOPTiKO。他們描述了這種免費獲得的單步驟系統如何在體內每個細胞和每個發育步驟中發揮作用。這種新方法將有助科學家們開展發育生物學、組織再生和癌症研究。
兩種互補的方法被開發出來。sOPiTKO是一種通過破壞DNA關閉基因的敲除系統。sOPTiKD一種通過破壞RNA沉默基因作用的敲降系統。利用這兩種方法，科學家們能夠可誘導性地在任何一種細胞類型中和在細胞---從幹細胞到完全分化的成體細胞---的任何發育階段上關閉或沉默基因。這將允許全世界的科學家們快速地和準確地研究當這些細胞發育成肝臟、皮膚或心臟等組織時基因在這種變化中所發揮的作用，並且發現這如何促進健康和疾病產生。
人體含有大約37萬億個細胞，但是人類基因組僅含有大約2萬個基因。因此，為了產生體內的每個組織和細胞類型，不同基因組合必須在器官或組織發育的不同時刻發揮作用。在細胞發育的特定時刻能夠關閉基因將允許人們研究它們所起的作用。
2.Nat Genet：利用CRISPR/Cas9讓番茄植物更早開花結果doi:10.1038/ng.3733
在一項新的研究中，來自美國冷泉港實驗室（CSHL）的一個研究團隊利用一種簡單而又強大的調整兩種流行的番茄植物品種中的基因的CRISPR/Cas9基因組編輯方法，開發出一種快速的方法使得它們比當前的商業品種早兩個星期開花和結出成熟的果實。
在這項新的研究中，Lippman和他的同事們揭示出相對於南美洲的野生近緣種，如今的栽培番茄植物為何對一天的光照時間不是非常敏感。在某種程度上，栽培植物是否有12小時或16小時光照並不是非常重要；它們在種植之後幾乎在相同的時間點開花。
Lippman和同事們追蹤到栽培番茄植物的日照時間敏感性丟失是由於基因SP5G（SELF PRUNING 5G）發生突變。它是成花素和抗成花素基因家族的一個成員。
通過將來自加拉帕戈斯群島的這種野生番茄植物在紐約市的溫室和田間種植，Lippman和同事們觀察到SP5G基因編碼的抗成花素激素在表達和活性上發生顯著激增，從而導致開花時間大幅延遲。相反之下，在栽培番茄植物中，這種抗成花素激素激增要弱很多。
Lippman說，他的團隊的主要創新---基於栽培番茄品種，培育出櫻桃番茄（cherry tomato）和羅馬番茄（roma tomato）品種：它們要比這些栽培番茄品種更早地開花---源自他們觀察到儘管栽培番茄植物對日照時間非常不敏感，但是「抗成花素基因SP5G仍然存在一些殘餘表達」。
這讓Lippman團隊利用基因編輯工具CRISPR/Cas9誘導SP5G基因發生微小突變，其目的在於讓這種基因完全失活，這樣它根本不會產生任何抗成花素蛋白。
當將這種經過基因編輯的SP5G基因版本導入流行的櫻桃番茄和羅馬番茄品種時，它們更早地開花，因而使得它們的果實更早地成熟。調整另一種讓番茄植物以一種密集的緊湊的類似灌木叢的方式生長的抗成花素基因使得這些較早開花的番茄品種長得更加緊湊和早實豐產。（生物谷 Bioon.com）
3.Plant Cell Physiol：新方法讓CRISPR/Cas9高效地敲除擬南芥中的靶基因doi:10.1093/pcp/pcw191
在一項新的研究中，來自日本名古屋大學轉化生物分子研究所的兩名生物學家Hiroki Tsutsui和Tetsuya Higashiyama開發出一種新的載體（一種轉運遺傳信息的載體），從而允許高效地和可遺傳地敲除模式植物擬南芥中的靶基因。
對擬南芥而言，CRISPR/Cas9的突變誘導效率在某種程度上一直都比較低。這是因為誘導基因突變的Cas9是在細胞的發育階段後期被激活的。因此，為了獲得所需的靶基因被敲除的植物物種，人們就需要大量的時間、精力和植物物種。
通過使用RPS5A基因---在植物細胞的胚胎發育初期表達---的啟動子，研究人員能夠誘導Cas9高效地敲除植物卵細胞中的基因。這個RPS5A啟動子在卵細胞中是有活性的，因此他們決定將這個分子工具稱為pKAMA-ITACHI Red（pKIR）載體。相對於在植物中經常使用的35S啟動子，該分子工具能夠高效地編輯植物基因組。
Higashiyama團隊發現利用pKIR載體表達Cas9對擬南芥基因組進行高效編輯的方法能夠敲除早期發育階段期間的細胞中的基因，並且誘導能夠傳遞到下一代的子細胞中的突變。
4.張鋒再發CRISPR新突破！「魔剪」可實現同時編輯4個基因doi:10.1038/nbt.3737
12月5日，Nature Biotechnology雜誌在線發表了題為「Multiplex gene editing by CRISPR–Cpf1 using a single crRNA array」的研究成果。CRISPR先驅張鋒以及Wageningen大學的Johnvan der Oost是這篇論文的共同通訊作者。
近幾年，CIRSPR技術飛速發展，除了「元老」CIRSPR/Cas9系統，科學家們還找到了一些新「選手」。2015年9月，張鋒研究組在Cell雜誌上發表的一篇論文中首次提出了新型基因編輯系統CRISPR/Cpf1。Broad研究所Eric Lander教授稱，該研究證明了Cpf1在編輯人類基因組中非凡強大的功能。
在這項新研究中，科學家們發現，CRISPR/Cpf1系統能夠克服Cas9靶向多個基因位點的限制。研究表明，Cpf1加工自身CRISPR RNA （crRNA）的能力可用於簡化多重基因組編輯。使用單個定製的CRISPR陣列（array），研究人員實現了在哺乳動物細胞中同時編輯多達4個基因，在小鼠大腦中同時編輯3個基因。
5.IJBCB：利用CRISPR/Cas9移除β細胞中的HAT酶增加胰島素產生doi:10.1016/j.biocel.2016.10.022
在一項新的研究中，在基因剪刀CRISPR/Cas9的幫助下，來自瑞典隆德大學糖尿病中心的研究人員成功地「關閉」一種經證實在調節糖尿病相關基因TXNIP中發揮著關鍵作用的酶。結果是這些經過基因修飾的胰腺β細胞增加胰島素產生，而且它們的死亡率下降。
在此之前，研究人員已對一類被稱作組蛋白乙醯轉移酶（HAT）的酶進行分析，其中HAT在調節基因TXNIP中發揮著至關重要的作用。在高血糖水平情形下，TXNIP導致β細胞死亡，並且降低胰島素產生。
在這項新的研究中，研究人員對來自2型糖尿病患者和來自健康人的產生胰島素的胰島進行比較，結果發現糖尿病β細胞中的HAT基因活性比健康β細胞高出2倍。在這項發現後，他們的目標就是移除這種酶的基因功能來研究它對糖尿病的影響。經證實，這種思路是成功的。
利用CRISPR/Cas9，研究人員能夠移除遺傳密碼中控制來自大鼠的產生胰島素的細胞中的HAT酶功能的序列。這導致TXNIP基因活性下降，因而降低細胞死亡和增加胰島素產生。
6.Nat Med:利用CRISPR-Cas9進行全基因組篩選找到胰腺腫瘤弱點doi:10.1038/nm.4219
最近，來自加拿大多倫多大學的研究人員在RNF43突變的胰腺導管腺癌（PDAC）細胞中進行了全基因組範圍的CRISPR-Cas9篩選，並找到了可以用於治療該類型癌症的潛在抗體藥物。這種類型的PDAC依賴Wnt信號進行增殖。
在這項研究中，研究人員通過篩選發現一個有FZD5參與的Wnt信號通路對於攜帶RNF突變的PDAC細胞的增殖有重要作用，FZD5是人類基因組編碼的10個Frizzled受體中的一個。研究結果表明該Wnt受體的表達水平存在背景依賴性特徵。研究人員利用一組重組抗體檢測FZD蛋白的表達，證實FZD5的功能特徵無法通過蛋白表達情況來解釋。
除此之外，研究人員還發現特異性結合FZD5和FZD8的抗體能夠大大抑制RNF43突變PDAC細胞的體外生長，並且在腫瘤異種移植模型中也有類似作用，這為他們在基因篩選過程中觀察到的功能特性提供了支持。攜帶RNF43突變的病人來源PDAC細胞系也會受到FZD5抗體的選擇性抑制，進一步表明這種抗體可以用作治療PDAC的潛在靶向療法。研究人員還在腫瘤類器官培養實驗中發現攜帶RNF43突變的結直腸癌腫瘤也對FZD5抗體敏感，說明基於PDAC發現的現象存在更廣泛的潛在應用方向。
7.科學家首次利用CRISPR/Cas9技術成功糾正小鼠的凝血功能CRISPR/Cas9，一把強大的基因魔剪，其在有效糾正引發疾病的突變上表現出