CRISPR-Cas9系统介导基因组编辑的研究进展.docx

畜牧兽医学报２０１４，４５〔１０〕：１５６７－１５８３

ＡｃｔａＶｅｔｅｒｉｎａｒｉａｅｔＺｏｏｔｅｃｈｎｉｃａＳｉｎｉｃａ

ｄｏｉ：１０．１１８４３／ｊ．ｉｓｓｎ．０３６６－６９６４．２０１４．１０．００１

ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９系统介导基因组编辑的研究进展

刘志国＊

〔中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京１００１９３〕

摘要：由规律成簇间隔短回文重复序列〔Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄｒｅｇｕｌａｒｌｙｉｎｔｅｒｓｐａｃｅｄｓｈｏｒｔｐａｌｉｎｄｒｏｍｉｃｒｅｐｅａｔｓ，ＣＲＩＳＰＲ〕以及ＣＲＩＳＰＲ相关蛋白９〔ＣＲＩＳＰＲ－ａｓｓｏｃｉａｔｅｄｐｒｏｔｅｉｎ９，Ｃａｓ９〕，即ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９系统改造的第３代人工核酸内切酶，与锌指核酸内切酶〔Ｚｉｎｃｆｉｎｇｅｒｅｎｄｏｎｕｃｌｅａｓｅ，ＺＦＮ〕以及类转录激活因子效应物核酸酶〔Ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｃｔｉｖａｔｏｒ－ｌｉｋｅｅｆｆｅｃｔｏｒｎｕｃｌｅａｓｅ，ＴＡＬＥＮ〕相比，具有构建方法简单快捷、突变效率高、成本低廉、适用范围广等许多优点，已成为一种热门的基因组编辑工具。该技术已成功应用于细菌、人类细胞、斑马鱼、小鼠、猪、食蟹猴以及多种植物的基因

组精确修饰，是最具有临床与应用前景的基因治疗技术之一。但是ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９系统目前也面临着脱靶率高、特异性差的难题，这无疑是ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９系统应用于根底研究和临床治疗的最大的挑战。本文从ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９系统的发现、分类、作用机制以及ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９基因编辑系统在基因定点修饰方面的研究进展进行介绍，希望能够为畜牧领域的科研工作者提供参考。

关键词：人工核酸内切酶；基因编辑；基因打靶；ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９；ＲＮＡ指导的核酸内切酶

中图分类号：Ｑ３３；Ｑ７８ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６６－６９６４〔２０１４〕１０－１５６７－１７

ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９ＭｅｄｉａｔｅｄＧｅｎｏｍｅＥｄｉｔｉｎｇ

ＬＩＵＺｈｉ－ｇｕｏ＊

〔ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９３，Ｃｈｉｎａ〕

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄｒｅｇｕｌａｒｌｙｉｎｔｅｒｓｐａｃｅｄｓｈｏｒｔｐａｌｉｎｄｒｏｍｉｃｒｅｐｅａｔｓ〔ＣＲＩＳＰＲ〕ａｎｄＣＲＩＳＰＲ－ａｓｓｏ－ｃｉａｔｅｄｐｒｏｔｅｉｎ９〔Ｃａｓ９〕ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｄｔｈｅＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９ｇｅｎｏｍｅｅｄｉｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓａｍｏｒｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｙｆｏｒｇｅｎｅｔａｒｇｅｔｉｎｇｔｈａｎｚｉｎｃｆｉｎｇｅｒｅｎｄｏｎｕｃｌｅａｓｅ〔ＺＦＮ〕ａｎｄｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｃｔｉ－ｖａｔｏｒ－ｌｉｋｅｅｆｆｅｃｔｏｒｎｕｃｌｅａｓｅ〔ＴＡＬＥＮ〕．Ｉｔｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇａｈｏｔｓｐｏｔｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｇｅｎｏｍｅｅｄｉｔｉｎｇ，ａｎｄｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｇｅｎｅｔａｒｇｅｔｉｎｇｏｆｂａｃｔｅｒｉａ，ｈｕｍａｎｃｅｌｌｓ，ｚｅｂｒａｆｉｓｈ，ｍｏｕｓｅ，ｐｉｇ，ｃｙｎｏ－ｍｏｌｇｕｓｍｏｎｋｅｙａｎｄｓｅｖｅｒａｌｐｌａｎｔｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｈｉｇｈｏｆｆ－ｔａｒｇｅｔｒａｔｅａｎｄｐｏｏｒｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙｏｆＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈｉｎｄｅｒｅｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｍｅｄｉｃａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｈｅｒｅ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏ－ｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９ｓｙｓｔｅｍｉｓｒｅ－ｖｉｅｗｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｅｎｄｏｎｕｃｌｅａｓｅ；ｇｅｎｏｍｅｅｄｉｔｉｎｇ；ｇｅｎｅｔａｒｇｅｔｉｎｇ；ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９；ＲＮＡ－ｇｕｉｄｅｄｅｎｄｏｎｕｃｌｅａｓｅ

基因打靶技术自诞生以来一直是研究基因功能的重要手段之一，揭示了许多重要基因的生物学功能。除此之外，研究人员也憧憬能利用基因打靶技

术对特定基因进行敲除或者修饰，从而到达治疗疾病或者改善畜禽生产性状的目的。但早期基因打靶技术效率极低，难以真正应用到医疗或者畜禽改进

收稿日期：２０１４－０４－１７

基金工程：转基因生物新品种培育科技重大专项〔２０１４ＺＸ０８００