人类基因组中的每一个基因都有两个拷贝（分别遗传自双亲）。目前研究发现，至少有超过660个基因会由于单倍体剂量不足（其中一个等位基因存在突变）而引起个体的疾病，包括发育障碍、免疫疾病、畸形、癌症等。

    来自加州大学旧金山分校的Nadav Ahituv团队于12月13日在《Science》期刊发表了一篇利用CRISPRa技术来治疗由于单倍体剂量不足引起的肥胖症的文章。当一条Sim1或者Mc4r的基因发生突变，另一个基因拷贝所产生的蛋白不足以维持基因突变所带来的短缺，于是会出现个体食欲过旺，无法节制食物摄入量，最后引起肥胖症的发生。而利用这种改良版的基因编辑技术CRISPRa(a, activation, 激活) 则可以通过特定的sgRNA靶向Sim1或Mc4r，从而激活该基因的表达，使其恢复正常水平，达到最后控制体重，且无需修改基因组序列的目的。

    体内外实验验证CRISPRa可上调Sim1的表达

    研究人员首先在Neuro-2a小鼠来源神经瘤母细胞中验证spdCas9-VP64可以通过sgRNA特异靶向Sim1的启动子区和其~270kb远端增强子SCE2，从而上调内源性的Sim1的表达。随后，体内实验显示，经过基因改造后仅有SIM1的一个功能性拷贝的小鼠中，与knock in 的dCas9-VP64进行交配产生的后代F1为Sim1+/- ⅹH11P3CAG-dCas9VP64 ，该后代与sgRNA靶向Sim1启动子或者SCE2的小鼠进行交配后，F2代的体重以及食物摄入量相较对照组的小鼠具有非常显著的下调，Sim1的表达量也显著上调至WT水平。

   CRISPRa对Sim1的上调是具有特异性

   CRISPRa系统在Sim1 +/-小鼠中拯救肥胖表型的能力是毋庸置疑，那么其上调的Sim1的表达是否会由于dCas9的普遍存在而出现在所有组织均上调，在转基因F2代小鼠中，他们检测了Sim1在各个组织的表达，发现sgRNA只会靶向特定组织或细胞中（hypothalamus和kidney）的Sim1,具有高度的组织特异性。同时，为了评价是否该系统存在脱靶现象，该团队利用这些转基因小鼠进行RNA-seq和ChIP-seq评估CRISPRa的靶向特异性，发现它是高度特异性的，没有任何明显的脱靶效应。

   rAAV介导的CRISPRa进行成体注射治疗肥胖症

    在经过基因改造后SIM1 +/-或MC4R +/-的小鼠中，利用rAAV病毒运送系统将这些CRISPRa构造体注射到小鼠的大脑饥饿控制区域PVN中（4周龄时）。接受CRISPRa构造体注射的小鼠相比对照组小鼠产生更多的SIM1或MC4R，且，产生的SIM1或MC4R数量与WT小鼠（具有正常2条基因拷贝)产生的数量相当（12周龄检测）。最为重要的是，增加的表达剂量足以阻止这些小鼠变得肥胖。

    在这个研究中，首先，他们提供这样一种利用顺式作用调控元件的临床前小鼠模型系统进行设计治疗策略。其次体现了CRISPRa显示在治疗基因疾病中表现出极大的优越性，rAAV介导的dCas9-VP64能够在体内通过sgRNA精准地靶向特定组织中特异基因，可以用于评估基因之间的互作或者调节基因的表达；与CRISPRa相关的脱靶效应可能不具有破坏性，这是因为它没有涉及到基因序列的改变，导致永久的基因修整。

原文链接：

CRISPR-mediated activation of a promoter or enhancer rescues obesity caused by haploinsufficiency

http://science.sciencemag.org/content/early/2018/12/12/science.aau0629.long