新的，可逆的CRISPR控制基因表达，将底层DNA保持不变

在过去十年中，CRISPR-CAS9基因编辑系统已经彻底改变了基因工程，允许科学家对生物的有针对性的变化。脱氧核糖核酸。虽然该系统可能在治疗各种疾病方面有用，而CRISPR-CAS9编辑涉及切割DNA链，导致细胞和＃39;遗传物质的永久性变化。现在，在4月9日在线发布的论文中，研究人员描述了一种称为CrisProff的编辑技术，使研究人员能够控制具有高特异性的基因表达，同时将DNA的序列保持不变。由白头研究所成员乔纳森·威斯曼（Chantornia大学）设计旧金山助理教授Luke Gilbert，Weissman Lab Postdoc JamesNuñez和合作者，该方法足够稳定，通过数百个细胞部门继承，并且也完全可逆。

＆＃34;这里的大故事是我们现在有一个简单的工具，可以沉默绝大多数基因，＆＃34; Weissman说，谁也是麻省理工学院和霍华德休斯医学院的调查员的生物学教授。 ＆＃34;我们可以同时对多种基因进行此方法，没有任何DNA损坏，具有很大的同质性，并且以一种可以逆转的方式。它＆＃39;是一种控制基因表达的重要工具。＆＃34;

该项目部分由2017年授予国防高级研究项目机构的2017年资助，以创建可逆的基因编辑。 ＆＃34;快速前进四年[从初始拨款]，而CrisProff终于以科幻方式设想，＆＃34;联合高级作者吉尔伯特说。 ＆＃34;它令人兴奋的是在实践中如此愉快地工作。＆＃34;

经典CRISPR-CAS9系统使用称为CAS9的DNA切割蛋白，所述细菌免疫系统中发现。该系统可以针对使用单个引导RNA，其中CAS9蛋白质在DNA链中产生微小的断裂。然后将电池＆＃39;现有的维修机械贴上孔。

因为这些方法改变了底层DNA序列，所以它们是永久性的。此外，他们的依赖于＆＃34;内部＆＃34;细胞修复机制意味着很难将结果限制为单个所需的变化。 ＆＃34;像CRISPR-CAS9一样美观，它可以从修复到天然的细胞过程，这是复杂和多方面的，＆＃34; Weissman说。 ＆＃34;它很难控制结果。＆＃34;

这位研究人员看到了不同类型基因编辑器的机会 - 一种没有改变DNA序列本身的机会，但改变了它们在细胞中读取的方式。

这种修改是科学家呼叫＆＃34;表观遗传＆＃34;基因斯可以根据DNA链的化学变化沉默或激活。细胞＆＃39; S表皮病的问题负责许多人类疾病，如脆弱的X综合征和各种癌症，并且可以通过代。

表观遗传基因沉默经常通过甲基化 - 将化学标签添加到DNA链中的某些位置 - 这使得DNA可进入RNA聚合酶，酶读取DNA序列中的遗传信息到信使RNA转录物中，这最终可以是蛋白质的蓝图。

Weissman和合作者以前创造了另外两位称为Crispri和Crispra的表观遗传编辑 - 但这两者都有一个警告。为了使他们在工作中，细胞必须不断表达人工蛋白以保持变化。

＆＃34;通过这种新的Crisproff技术，您可以[表达蛋白质]编写一个节目，＆＃39; S记住并无限期地通过细胞进行，＆＃34;吉尔伯特说。 ＆＃34;它改变了游戏所以现在你和＃39基本上写一个通过细胞分裂通过的变化 - 在某些方面，我们可以学习创建一个更安全的CRISP-CAS9版本2.0版本，同样有效，并且可以做所有这些其他事情。＆＃34;

为了构建可以模仿自然DNA甲基化的表观遗传编辑器，研究人员产生了一种微小的蛋白质机，由小RNA引导，可以将甲基粘在股线上的特定斑点上。然后，这些甲基化基因＆＃34;沉默，＆＃34;或关闭，因此名称CrisProff。

因为该方法不改变DNA链的序列，因此研究人员可以使用除去甲基的酶来逆转沉默效果，其称为Crrron的方法。

随着他们在不同条件下测试克雷夫夫，研究人员发现了新系统的一些有趣功能。一方面，他们可以将方法瞄准绝大多数基因 - 它不仅适用于基因本身，而且还用于控制的其他地区，但不用于蛋白质的代码。 ＆＃34;即使为我们而言，这是一个巨大的震惊，因为我们认为它只是适用于基因的子集，＆＃34;第一次作者Nuñez说。

此外，令人惊讶地对研究人员来说，Crisproff甚至能够沉默基因，这些基因没有称为CpG岛的大型甲基化区域，其先前已被认为是任何DNA甲基化机制。

＆＃34;在这项工作之前的想法是，没有CPG岛的30％的基因未被DNA甲基化控制，＆＃34;吉尔伯特说。 ＆＃34;但我们的工作清楚地表明你不要求CPG岛通过甲基化关闭。对我来说，这是一个重大惊喜。＆＃34;

为了研究实际应用的脆弱潜力，科学家在诱导多能干细胞中测试了该方法。这些细胞可以根据它们暴露于它们的分子的鸡尾酒，因此可以在身体中变成无数细胞类型，因此是研究特定细胞类型的开发和功能的强大模型。

研究人员选择基因在干细胞中沉默，然后诱导它们变成称为神经元的神经细胞。当他们寻找神经元中相同的基因时，他们发现它在90％的细胞中保持沉默，揭示细胞即使随着它们改变细胞类型，细胞也能保留由Cresproff System制成的表观遗传修饰的记忆。

他们还选择一种基因来用作Cresproff如何应用于治疗方法的示例：Tau蛋白代码的基因涉及阿尔茨海默氏症＆＃39; S病。在测试神经元中的方法后，他们能够表明使用CrisProff可以用来转动Tau表达，虽然并不完全关闭。 ＆＃34;我们所表明的是，这是沉默Tau的可行策略，并防止蛋白质表达，＆＃34; Weissman说。 ＆＃34;此问题是，您如何将其交付给成年人？它真的足以影响Alzheimer＆＃39;那些是大开放问题，尤其是后者。＆＃34;

即使CrisProff不导致Alzheimer＆＃39;疗法，也可以应用许多其他条件。虽然向特定组织的交付仍然是基因编辑技术的挑战，如Crisproff，＆＃34;我们表明您可以瞬间将其作为DNA传递，或者作为RNA，同样的技术＆＃39;在现代人的基础上和Biontech Coronavirus疫苗，＆＃34; Weissman说。

Weissman，Gilbert和合作者也热衷于研究的Crisproff。 ＆＃34;由于我们现在可以对我们想要的基因组的任何部分沉默，它＆＃39;是一个很好的工具，用于探索基因组的功能，＆＃34; Weissman说。

另外，具有可靠的系统来改变细胞＆＃39; S表观遗传学可以帮助研究人员学习通过细胞部门通过外膜遗传修饰的机制。 ＆＃34;我认为我们的工具真的让我们开始研究遗传性的机制，特别是表观遗传性，这是生物医学科学的巨大问题，＆＃34; Nuñez说。