CRISPR干擾與激活(CRISPRi 與 CRISPRa)
/ CRISPRi = 'crisper-eye'; CRISPRa = 'crisper-ay' /
有時你根本不想改動一個基因的DNA——你只想把它的音量可逆地調低或調高,看看會發生什麼。CRISPR干擾(CRISPRi)和CRISPR激活(CRISPRa)做的正是這件事。它們利用CRISPR的精確標靶,不去切割DNA,而是去控制一個基因被讀成RNA的響度,而底層序列毫髮無損。
關鍵成分是一個「死的」Cas9,寫作dCas9:一個經過工程改造的Cas9蛋白,它仍能找到並夾住由嚮導RNA指定的目標,但它的切割刀刃已被破壞——只抓不剪。單憑自身,停在基因起點的dCas9就能物理性地擋住轉錄機器、把基因調小;這是最簡單的干擾形式。更有力的做法是給dCas9融合一個調控模組:接上一個抑制因子,就把基因牢牢沉默(CRISPRi);接上一個激活因子,就把它打開或調大(CRISPRa)。嚮導RNA決定針對哪個基因,所接的模組決定是調高還是調低。
這對弄清基因的功能極其有用,因為它可調、可逆,且不破壞基因——便於研究那些不能徹底刪除的基因,也便於在大規模篩選中開關許多基因。由於它不改變DNA序列,其效應只在dCas9系統存在期間持續,這有時正合你意。誠實的一點是:CRISPRi/a是調控,而非編輯——基因的字母原封不動,所以這是一種探測和調節基因活性的辦法,與永久改寫基因組截然不同。
要研究一個刪除後會讓細胞死亡的基因,你用嚮導RNA把dCas9-抑制因子標靶其啟動子:該基因被悄然調低,你觀察其效應,再撤去這套系統,基因便恢復。
同樣靠嚮導RNA瞄準,但用的是調光開關而非剪刀。
CRISPRi/a並不編輯基因組——它只改變一個基因被表達的多少,且一旦dCas9系統消失,改變便褪去。把它與永久編輯混為一談,會誤讀實驗真正所展示的結果。