2013 年 1 月份，美国两个实验室在《科学》杂志发表了基于 CRISPR-Cas9 技术在细胞系中进行基因敲除的新方法，该技术与以往的技术不同，是利用靶点特异性的 RNA 将 Cas9 核酸酶带到基因组上的具体靶点，从而对特定基因位点进行切割导致突变，这项技术很快引发了一场革命！

CRISPR原本是一种存在于细菌内部的防御系统，用以保护细菌和古细菌细胞不受病毒的侵害。在这些生物基因组中的CRISPR位点能表达与入侵病毒基因组序列相匹配的小分子RNA 。当微生物感染了这些病毒中的一种，CRISPR RNA就能通过互补序列结合病毒基因组，并表达CRISPR相关酶，也就是Cas，这些酶都是核酸酶，能切割病毒DNA ，阻止病毒完成其功能。

将CRISPR/ Cas系统用于其它非细菌细胞需要满足两个条件：一个Cas酶，用于切断靶标DNA，比如目的基因中的DNA片段，另外一个就是称为导向RNA（sgRNA）的RNA分子，这种分子能通过互补结合靶标。

来自日本的科学家近日在《自然 生物技术》上刊文报道了他们利用蓝光无创地在空间和时间尺度上控制Cas9的核酸酶功能(Photoactivatable CRISPR-Cas9 for optogenetic genome editing)。如图a所示，他们首先利用两个质粒分别表达了Cas9蛋白的两个组分，当用蓝光激发的时候，这两个组分蛋白就会拼到一起形成一个完整的具有活性的Cas9，然后借助导向sgRNA，靶向结合并切断特定的DNA区域。为了验证这样的概念，如图b所示，他们构建了一个luciferase荧光素酶报告系统。首先在编码荧光素酶的质粒中插入一个终止子，那么正常情况下，细胞是不能够表达荧光素酶的，但是如果形成了有活性的Cas9，借助导向RNA就能靶向这个终止子，并且特异性地切除这个终止子，使得细胞能够正常翻译转录表达荧光素酶。因而，我们通过检测荧光素酶的表达就能够检测出Cas9的表达。有意思的是整个过程是可逆的，是当我们撤掉蓝光的时候，Cas9核酸酶会再次分裂开，从而无法正常行使核酸酶的功能。

他们还将荧光素酶换成了绿色荧光蛋白GFP，在掩膜的帮助下，利用蓝光选择性地照射特定区域，在特定区域表达绿色荧光，如图c所示。

CRISPR/Cas9基因编辑技术的先驱，来自MIT的Feng Zhang实验组评价这个新研究是“利用拆分Cas9结构来允许光激活的基因编辑”，“这是用Cas9的结构知识来工程改造扩展它功能的一个很好的示范，并增加了CRISPR/Cas9系统的通用性”。

本文参考以下链接文章：

1.http://news.bioon.com/article/6670406.html

2.http://www.ebiotrade.com/newsf/2014-5/2014515162042996.htm

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