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2016年7月4日/生物谷BIOON/–控制细胞中基因表达的能力允许科学家们理解基因功能和操作细胞命运。最近，科学家们已开发出一种革命性的被称作CRIPSR/Cas9的基因编辑工具。
CRIPSR/Cas9是细菌天然地用来抵抗病毒感染的一种免疫系统。它允许科学家们在基因组靶位点上精确地导入、移除或替换特异性的DNA片段。迄今为止，CRISPR/Cas9是最为高效的、廉价的和最容易操作的基因编辑工具。然而，科学家们在此之前还不能够高效地利用它激活细胞中的基因。
在一项新的研究中，来自日本北海道大学遗传医学研究所的Toru Kondo团队利用CRISPR/Cas9系统开发出一种强大的方法做到这一点。相关研究结果发表在2016年5月23日那期Angewandte Chemie期刊上，论文标题为“A Powerful CRISPR/Cas9-Based Method for Targeted Transcriptional Activation”。
细胞中的基因拥有它们自己的开关：启动子。当基因的启动子发生甲基化时，该基因就被关闭，或者被沉默。
在这项新的研究中，研究人员想要高效地激活沉默基因（即因启动子发生甲基化被关闭的基因，也就是不发生转录的基因）。他们将一种被称作微同源末端连接（microhomology-mediated end-joining, MMEJ）的DNA修复机制与CRISPR/Cas9组合使用。他们利用CRISPR/Cas9切掉发生甲基化的启动子，然后利用MMEJ插入一个未发生甲基化的启动子，也就是利用基因的开启开关替换它的关闭开关。
研究人员在神经细胞基因OLIG2和胚胎干细胞基因NANOG上使用了这种工具以便测试它在体外培养的细胞中的效率。在5天内，他们发现证据证实这些基因强效地表达。在当体外培养的人胚胎干细胞中利用这种方法激活OLIG2基因时，它们在7天内高效地分化为神经元。
研究人员也发现他们的基因编辑工具可能能够被用来激活其他的发生沉默的启动子。此外，他们发现这一系统并不会导致细胞中其他的非靶向基因发生不想要的突变。这种工具有巨大的潜力被用来操作基因表达，构建基因电路，或者改变细胞命运。（生物谷 Bioon.com）
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A Powerful CRISPR/Cas9-Based Method for Targeted Transcriptional Activation
M. Sc. Shota Katayama,Dr. Tetsuo Moriguchi,Dr. Naoki Ohtsu,Prof. Toru Kondo
doi:10.1002/anie.201601708
PMC:
PMID:
Targeted transcriptional activation of endogenous genes is important for understanding physiological transcriptional networks, synthesizing genetic circuits, and inducing cellular phenotype changes. The CRISPR/Cas9 system has great potential to achieve this purpose, however, it has not yet been successfully used to efficiently activate endogenous genes and induce changes in cellular phenotype. A powerful method for transcriptional activation by using CRISPR/Cas9 was developed. Replacement of a methylated promoter with an unmethylated one by CRISPR/Cas9 was sufficient to activate the expression of the neural cell gene OLIG2 and the embryonic stem cell gene NANOG in HEK293T cells. Moreover, CRISPR/Cas9-based OLIG2 activation induced the embryonic carcinoma cell line NTERA-2 to express the neuronal marker βIII-tubulin.