2、应用CRISPR/Cas9技术的基因组编程
过去十年,伴随新的基因组编程技术(如ZFNs和TALENs)快速发展,到2013年出现的CRISPR/Cas9基因组编程系统,该类基因组编辑技术成为继PCR技术发展以来,过去几年生物学研究领域的革命性进步及影响力最大的技术更新。CRISPR/Cas9系统首先发现于原核生物中针对抵抗外来入侵遗传物质而建立的免疫系统,并很快被成功用于各类物种的基因编辑。借助单一的引导RNA(sgRNAs), Cas9核酸酶成为能特异性作用于基因组如何基因位点,达到基因敲除的目的。通过应用Cas9诱导的DNA断裂和单链核苷酸/供体DNA,该系统也可实现对特定基因突变,或特定插入loxP/FRT重组位点等遗传修饰。
CRISPR/Cas9技术系统所表现出同时对基因组不同位点进行有效编辑等基因打靶策略特征,立刻成为快速研制肿瘤小鼠模型的最佳选择。目前在人肿瘤病人观察的所以遗传突变都可以通过基因修饰的方法而快速地构建相应小鼠模型,包括条件性基因敲除,点突变,易位等。另外,也有研究者应用CRISPR/Cas9技术对小鼠的致癌基因和TSGs进行了体细胞(非遗传性)编辑,因此研究策略的努力与成功,使该系统成为研制肝细胞肿瘤,肺癌,脑癌,胰腺癌,以及乳腺癌的非遗传修饰模型的新方法。
最近,CRISPR/Cas9系统也应用于靶基因的抑制(CRISPRi)或激活(CRISPRa)的遗传修饰。这类修饰系统可用于研制相应致癌基因,和/或抑制TSGs基因的诱导和可逆激活小鼠模型。比如借助CRISPRa为基础的系统,通过激活致癌基因的转录,达到研究其致癌潜力的目的。
虽然CRISPR/Cas9为基础的基因编辑系统非常具有潜力,但该系统应用于体内基因编辑也存在一定的缺陷,比如,目前该系统策略不适合于验证潜在致癌基因的致癌潜力。另外,将Cas9导入体细胞的基因编辑方式,可引起Cas9特异性免疫反应,导致Cas9表达细胞被清除的可能性。为了避免这些可能潜在风险,可选择在免疫缺陷小鼠体内进行相应的实验,或在通过基因修饰方法,首先获得对Cas9具有免疫学耐受小鼠模型后,再开展相应的动物实验。最后,虽然已有报道表明,应用引起DNA单链断开的可诱导Cas9n缺口酶,可以降低其脱靶效应, 但研究者在实际应用中必须有清晰认识,要想完全避免由CRISPR/Cas9介导的非设计所需要的脱靶突变是很难的。