我們機體細胞中含有22000個基因，但對于每個細胞來說，其常用的基因組合往往各不相同。這種基因表達與抑制的特征最終影響了細胞類型的形成，例如腎臟、大腦、皮膚、心臟等等。

為了調(diào)控這種基因表達的特征，基因組中存在很多調(diào)控元件，它們受外界信號的影響對基因的表達“開閉”進行精確地調(diào)控。其中有一類叫“增強子”的元件，這段序列與基因編碼區(qū)相隔幾萬個堿基對，但仍具有增強基因表達的能力?；虮磉_調(diào)控的紊亂會導(dǎo)致很多疾病的發(fā)生，但由于它們的功能存在嚴格的時空特性，即僅僅在特定的條件下、特定的細胞中會發(fā)揮作用，因此往往難以研究。

（圖片來源： Mulepati, S., Bailey, S.; Astrojan/Wikipedia/ CC BY 3.0）

如今，來自加利福尼亞大學(xué)的研究者們利用修飾后的CRISPR系統(tǒng)尋找增強子，這一更新后的工具并不具有基因編輯能力，相反地，它能夠精確地定位增強子存在的區(qū)域。根據(jù)最近發(fā)表在《nature》雜志上的相關(guān)結(jié)果，來自UCSF的研究者們利用這種叫做CRISPR activation （CRISPRa）的工具成功地找到了調(diào)控免疫細胞發(fā)育的增強子。這段序列對于自體免疫疾病的發(fā)生具有重要的作用。

CRISPR技術(shù)能夠使得研究者們快速地理解表達蛋白質(zhì)的基因的功能。最常用的一項應(yīng)用就是將其與CAS9酶聯(lián)合使用，對特定的DNA序列進行剪切。利用這一技術(shù)，研究者們能夠快速且精確地對任何基因進行編輯，從而觀察這些改變對細胞或機體功能的影響。

然而基因占據(jù)基因組的比例不足2%，而剩余包括增強子在內(nèi)的98%的序列難以研究。研究者們能夠?qū)ふ彝ㄟ^蛋白質(zhì)與DNA的結(jié)合特征尋找潛在的增強子區(qū)域，但關(guān)于增強子與基因的相互作用則十分困難。此外，由于增強子活性存在嚴格的時空特性，因此僅僅通過CRISPR-CAS9技術(shù)切除增強子區(qū)域并不會起到多大幫助。

而來自USCF的Jonathan Weissman教授等人開發(fā)出的這種叫做“CRISPRa”的技術(shù)則能夠?qū)υ鰪娮舆M行精確地激活。與傳統(tǒng)的CRISPR-CAS9技術(shù)不同，CRISPRa利用修飾后的Cas9酶與CRISPR聯(lián)合使用，能夠在找到特定DNA序列之后進行靶向激活，而非切割。該技術(shù)最早是應(yīng)用于尋找啟動子區(qū)域，而這一次研究者們則試圖尋找增強子區(qū)域。

具體地，研究者們研究的是一種編碼“IL2RA”的蛋白的基因。該蛋白對于T細胞的功能具有重要的作用。IL-2RA能夠決定T細胞啟動炎癥反應(yīng)或進行免疫抑制。如果該基因的增強子區(qū)域出現(xiàn)故障，那么細胞將難以起到抑制炎癥反應(yīng)的能力，從而導(dǎo)致自體免疫疾病的發(fā)生。

通過對IL2RA上游的DNA序列進行連續(xù)篩選，作者發(fā)現(xiàn)一段序列對于調(diào)控IL2RA的產(chǎn)生具有重要的作用，并最終證明其為IL2RA基因的增強子。

研究者們希望下一步對這一技術(shù)進行擴展，或許能夠同時對更多的基因進行增強子篩選。此外，他們還希望這一方法能夠用于研究所有類型細胞的遺傳互作情況。

原標(biāo)題：Nature：“基因剪刀”—CRISPR-Cas9變“鈍“為自體免疫病研究提供新啟示