挑戰(zhàn)“諾獎(jiǎng)技術(shù)”，CRISPR可“生產(chǎn)”多能干細(xì)胞

圖片來源：Nature Communications

7月6日，發(fā)表在Nature Communications雜志上題為“Human pluripotent reprogramming with CRISPR activators”的研究中，由赫爾辛基大學(xué)Timo Otonkoski博士帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)通過激活細(xì)胞自身的基因?qū)⑵つw細(xì)胞轉(zhuǎn)化成了多能干細(xì)胞。

在此之前，細(xì)胞重編程（reprogramming）只有在向皮膚細(xì)胞人工引入被稱為“山中因子”（Yamanaka factors）的關(guān)鍵基因時(shí)才可能實(shí)現(xiàn)。山中，即為日本科學(xué)家山中伸彌（ Shinya Yamanaka），2012年，他與英國科學(xué)家John B. Gurdon因發(fā)現(xiàn)成熟細(xì)胞可被重編程為多能性的細(xì)胞獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

具體來說，在這項(xiàng)研究中，Otonkoski博士等使用了一種被稱為CRISPRa（CRISPR-Cas9-based gene activation）的基因編輯技術(shù)，該技術(shù)并不會像傳統(tǒng)的CRISPR-Cas9一樣切割DNA，而是會在不改變基因組的情況下激活基因表達(dá)。

由于具有高度多路復(fù)用能力（ high multiplexing capacity）以及內(nèi)源位點(diǎn)直接靶向性，CRISPRa已成為用于細(xì)胞重編程的一種吸引力的工具。

CRISPRa-reprogrammed induced pluripotent stem cell colonies stained for pluripotency marker expression. [Otonkoski Lab/University of Helsinki]

該研究證實(shí)，利用CRISPRa靶向內(nèi)源性O(shè)CT4、SOX2、KLF4、MYC以及LIN28A啟動(dòng)子能夠?qū)⒃既祟惼つw成纖維細(xì)胞重編程為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）。

此外，通過額外靶向一個(gè)保守的富含Alu基序（Alu-motif）的參與胚胎基因組激活的附近基因，較低的基礎(chǔ)重編程效率能夠被提高一個(gè)數(shù)量級。而這種效應(yīng)在一定程度上是由NANOG和REX1更有效的激活所介導(dǎo)的。

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這些數(shù)據(jù)表明，僅利用CRISPRa，人類體細(xì)胞就能夠被重編程為iPSCs。更值得一提的是，利用CRISPRa獲得的多能干細(xì)胞與典型的早期胚胎細(xì)胞非常相似。

“CRISPR/Cas9能夠被用于激活基因，對細(xì)胞重編程來說，這是一種很有吸引力的可能性，因?yàn)槎鄠€(gè)基因可以同時(shí)被靶向。此外，理論上來說，基于激活內(nèi)源性基因而不是過表達(dá)轉(zhuǎn)移基因（transgenes）的重編程可能會導(dǎo)致更多正常的細(xì)胞。基于這項(xiàng)新成果，我們認(rèn)為，未來設(shè)計(jì)出更好的、用于重編程的CRISPR激活系統(tǒng)是可能的。”Otonkoski博士總結(jié)道。

參考資料：

New CRISPR Approach Converts Skin Cells into Pluripotent Stem Cells

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2012