规律成簇间隔短回文重复-相关核酸内切酶9技术在基因组编辑和基因转录调控中的应用

管丽红，贾紫森，林俊堂，3

（1.新乡医学院生命科学技术学院，河南省干细胞医学国际联合实验室，河南省干细胞与生物治疗技术研究中心，河南 新乡 453003；2.河南省医用组织再生重点实验室，河南 新乡 453003；3.新乡医学院医学工程学院，河南新乡 453003）

规律成簇间隔短回文重复（clustered regularly interspaced short palindromic repeat，CRISPR）及CRISPR 相关核酸内切酶（CRISPR associated protein，Cas）系统是古生菌和细菌中发现的一类获得性免疫系统，该系统能够从初次入侵的外源DNA中获得一小段序列；当同样的外源DNA再次入侵时，该系统即可转录出相应的RNA，从而识别并引导Cas蛋白切割外源DNA，导致外源DNA最终被降解［1］。科学家们基于CRISPR-Cas系统识别和切割DNA的功能，将CRISPR-Cas9系统发展为一种由RNA指导核酸内切酶的基因编辑技术［2］。CRISPRCas9技术通过一段长度为20 nt的单链引导RNA（single guide RNA，sgRNA）序列引导Cas9蛋白对目标DNA进行切割，造成双链DNA的断裂，从而诱发细胞内的同源重组修复或非同源末端连接修复，利用细胞的自身修复机制对DNA进行修复，最终导致目标DNA的缺失或插入突变［3-4］。这一技术以其简单、高效、成本低等优势获得科学家的青睐，迅速被用于不同物种的基因组编辑。本文主要阐述CRISPR-Cas9技术在基因组编辑和基因转录调控中的应用。

1 CRISPR-Cas9技术在基因组编辑中的应用

2012年，JINEK等［5］研究发现，将CRISPR RNA（crRNA）与反式激活crRNA融合为一个嵌合体RNA后，能够指导Cas9切割双链DNA。随后，sgRNA引导的CRISPR-Cas9技术被广泛用于细菌、昆虫、植物和动物的基因功能研究［6-9］。下面就CRISPR-Cas9技术在动物细胞和体内基因敲除及基因治疗中的应用进行介绍。

1.1 CRISPR-Cas9技术在基因敲除中的应用CRISPR-Cas9最常用于构建基因敲除细胞系和动物模型。……