CRISPR技术起源于对细菌免疫系统的研究。受到外界刺激后，细菌能迅速记住其中的模式，在下一次同一刺激到来时作出应对反应。科学家关心细菌免疫反应不仅仅是因为好奇心，更在于细菌这种现象具有的改造基因的潜力。CRISPR全称为clustered regularly interspersedshort palindromic repeats，是细菌及古细菌的一种后天免疫系统，它能用靶位点特异性RNA指导Cas蛋白对靶位点序列进行修饰。直到2014年，CRISPR才成功用于活体动物，作为动物基因删除或新基因插入的技术。CRISPR基因组编程技术是近两年兴起的新技术，CRISPR技术是2012年由美国和欧洲的科学家共同发现的，这一技术非常有希望获得诺贝尔奖。2013年两篇Science新闻将CRISPR技术进行了介绍，生命科学领域迅速刮起了 CRISPR风暴，迄今为止，CRISPR方法迅速席卷整个生物医学领域，成为DNA编辑的一种重要技术。

CRISPR技术不仅提高了科学家编辑基因组的精确度，而且提高了剪切或插入合成DNA片段的速度，也能创造许多人类癌症的动物模型或抵抗HIV病毒的红细胞。与其它任何方法相比，CRISPR的突出优点在于它只使用一种酶。这种酶不需要改变你设定目标的每一个点，你只需要使用一个不同的RNA副本对它进行重新编辑，这非常容易设计和实现。酶就好像一个剪刀，RNA好像就是地址编号，然后就可以定点操作。

波士顿是CRISPR热门的地区，MIT、哈佛大学等学术机构对CRISPR/Cas9进行各种各样的研究，如上所述，开始阶段大家重点关注的是用这种技术阻断各种目标基因的表达，这方面已经取得了许多突破，包括对各种动物进行在体基因沉默的研究，使这种技术已经成为最具有应用潜力的基因操作技术，具有十分广泛的应用前景。最近科学家又开始将这种技术引入到启动基因表达方面。

MIT的CRISPR技术先驱张锋教授在启动基因表达方面取得了领先，他们利用这种技术实现了持续激活目标基因表达的目的。最新研究成果2014年12月10日发表在《自然》杂志上。证明能够利用这种技术随意启动任何目标基因的表达。这一研究将使张锋教授小组在这一领域的地位再次上升。这种经过改造的CRISPR技术，能快速对整个基因组进行功能筛选，帮助医生鉴定各种疾病相关基因。最新这一研究中，就利用这种技术鉴定出数个黑色素瘤药物抵抗基因。

人们利用CRISPR系统建立的基因编辑工具，由Cas9酶和引导RNA组成。引导RNA能结合到基因组目标序列，告诉Cas9的剪切部位。近两年来，CRISPR技术被广泛用于关闭或替换基因，张锋小组的最新研究将这种技术应用到启动基因表达。过去曾经也有人尝试过这种技术启动基因，他们的思路是让关闭Cas9的剪切活性，将Cas9连上新的结构域，这些结构域具有招募转录分子，启动转录活性的作用。然而这种方法没有实现持续启动基因表达的目的。

张锋等通过分析Cas9的引导RNA和目标DNA 3D的结构，然后对这个系统进行有针对性的改造，过去是将活化结构域连接在Cas9的末端，但没有获得理想的效果，这也说明这个位置不是最理想的链接部位。这让他们意识到，RNA从Cas9复合体伸出的两个小环才可能是更理想的连接位点，因为这样活化结构域在招募转录分子时更加灵活方便，于是他们进行了这样的改造。利用这种经过改造的CRISPR系统，成功激活了10个基因表达。结果表明，这些目标基因表达水平增加了2倍以上，部分基因表达甚至增加了几个数量级。

随后他们建立了70290个靶标人类两万个基因的引导RNA文库，利用这个文库作为筛选工具，他们鉴定出PLX-472 0黑色素瘤药物抵抗基因，PLX-4720是BRAF突变的选择性药物，对这种药物耐药的残存癌细胞会导致肿瘤复发。将CRISPR元件引入大量体外培养的黑色素瘤细胞，不同细胞对应靶标不同基因的引导RNA。用PLX-4720处理这些细胞，由此筛选出能帮助癌细胞生存的基因，也就是能耐受PLX-4720的基因。利用这种方法，他们确定出几个新的PLX-4720耐受基因。这说明这种技术能作为开发抗癌新药的工具。

将来的研究，该小组计划继续扩大这种技术的应用范围，尤其是尝试激活那些能纠正自闭症或神经退行性疾病的基因，或者说研究利用这种技术作为治疗这些疾病的潜在手段。当然，如果科学家能选择性地关闭和启动某些基因，对基因表达相关的紊乱和疾病的治疗，就多了一种在基因水平上的治疗工具。

原文检索：

Silvana Konermann, Mark D. Brigham,Alexandro E. Trevino, Julia Joung, Omar O. Abudayyeh, Clea Barcena, Patrick D.Hsu, Naomi Habib, Jonathan S. Gootenberg, Hiroshi Nishimasu, Osamu Nureki&Feng Zhang. Genome-scale transcriptional activation by an engineeredCRISPR-Cas9 complex. Nature, 10 December 2014; doi:10.1038/nature14136