我們機(jī)體細(xì)胞中含有22000個(gè)基因，但對(duì)于每個(gè)細(xì)胞來(lái)說(shuō)，其常用的基因組合往往各不相同。這種基因表達(dá)與抑制的特征最終影響了細(xì)胞類(lèi)型的形成，例如腎臟、大腦、皮膚、心臟等等。

為了調(diào)控這種基因表達(dá)的特征，基因組中存在很多調(diào)控元件，它們受外界信號(hào)的影響對(duì)基因的表達(dá)“開(kāi)閉”進(jìn)行精確地調(diào)控。其中有一類(lèi)叫“增強(qiáng)子”的元件，這段序列與基因編碼區(qū)相隔幾萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)，但仍具有增強(qiáng)基因表達(dá)的能力?；虮磉_(dá)調(diào)控的紊亂會(huì)導(dǎo)致很多疾病的發(fā)生，但由于它們的功能存在嚴(yán)格的時(shí)空特性，即僅僅在特定的條件下、特定的細(xì)胞中會(huì)發(fā)揮作用，因此往往難以研究。

（圖片來(lái)源： Mulepati, S., Bailey, S.; Astrojan/Wikipedia/ CC BY 3.0）

如今，來(lái)自加利福尼亞大學(xué)的研究者們利用修飾后的CRISPR系統(tǒng)尋找增強(qiáng)子，這一更新后的工具并不具有基因編輯能力，相反地，它能夠精確地定位增強(qiáng)子存在的區(qū)域。根據(jù)最近發(fā)表在《nature》雜志上的相關(guān)結(jié)果，來(lái)自UCSF的研究者們利用這種叫做CRISPR activation （CRISPRa）的工具成功地找到了調(diào)控免疫細(xì)胞發(fā)育的增強(qiáng)子。這段序列對(duì)于自體免疫疾病的發(fā)生具有重要的作用。

CRISPR技術(shù)能夠使得研究者們快速地理解表達(dá)蛋白質(zhì)的基因的功能。最常用的一項(xiàng)應(yīng)用就是將其與CAS9酶聯(lián)合使用，對(duì)特定的DNA序列進(jìn)行剪切。利用這一技術(shù)，研究者們能夠快速且精確地對(duì)任何基因進(jìn)行編輯，從而觀察這些改變對(duì)細(xì)胞或機(jī)體功能的影響。

然而基因占據(jù)基因組的比例不足2%，而剩余包括增強(qiáng)子在內(nèi)的98%的序列難以研究。研究者們能夠?qū)ふ彝ㄟ^(guò)蛋白質(zhì)與DNA的結(jié)合特征尋找潛在的增強(qiáng)子區(qū)域，但關(guān)于增強(qiáng)子與基因的相互作用則十分困難。此外，由于增強(qiáng)子活性存在嚴(yán)格的時(shí)空特性，因此僅僅通過(guò)CRISPR-CAS9技術(shù)切除增強(qiáng)子區(qū)域并不會(huì)起到多大幫助。

而來(lái)自USCF的Jonathan Weissman教授等人開(kāi)發(fā)出的這種叫做“CRISPRa”的技術(shù)則能夠?qū)υ鰪?qiáng)子進(jìn)行精確地激活。與傳統(tǒng)的CRISPR-CAS9技術(shù)不同，CRISPRa利用修飾后的Cas9酶與CRISPR聯(lián)合使用，能夠在找到特定DNA序列之后進(jìn)行靶向激活，而非切割。該技術(shù)最早是應(yīng)用于尋找啟動(dòng)子區(qū)域，而這一次研究者們則試圖尋找增強(qiáng)子區(qū)域。

具體地，研究者們研究的是一種編碼“IL2RA”的蛋白的基因。該蛋白對(duì)于T細(xì)胞的功能具有重要的作用。IL-2RA能夠決定T細(xì)胞啟動(dòng)炎癥反應(yīng)或進(jìn)行免疫抑制。如果該基因的增強(qiáng)子區(qū)域出現(xiàn)故障，那么細(xì)胞將難以起到抑制炎癥反應(yīng)的能力，從而導(dǎo)致自體免疫疾病的發(fā)生。

通過(guò)對(duì)IL2RA上游的DNA序列進(jìn)行連續(xù)篩選，作者發(fā)現(xiàn)一段序列對(duì)于調(diào)控IL2RA的產(chǎn)生具有重要的作用，并最終證明其為IL2RA基因的增強(qiáng)子。

研究者們希望下一步對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展，或許能夠同時(shí)對(duì)更多的基因進(jìn)行增強(qiáng)子篩選。此外，他們還希望這一方法能夠用于研究所有類(lèi)型細(xì)胞的遺傳互作情況。

原標(biāo)題：Nature：“基因剪刀”—CRISPR-Cas9變“鈍“為自體免疫病研究提供新啟示