CRISPR干扰与激活(CRISPRi 与 CRISPRa)
/ CRISPRi = 'crisper-eye'; CRISPRa = 'crisper-ay' /
有时你根本不想改动一个基因的DNA——你只想把它的音量可逆地调低或调高,看看会发生什么。CRISPR干扰(CRISPRi)和CRISPR激活(CRISPRa)做的正是这件事。它们利用CRISPR的精确靶向,不去切割DNA,而是去控制一个基因被读成RNA的响度,而底层序列毫发无损。
关键成分是一个「死的」Cas9,写作dCas9:一个经过工程改造的Cas9蛋白,它仍能找到并夹住由向导RNA指定的目标,但它的切割刀刃已被破坏——只抓不剪。单凭自身,停在基因起点的dCas9就能物理性地挡住转录机器、把基因调小;这是最简单的干扰形式。更有力的做法是给dCas9融合一个调控模块:接上一个抑制因子,就把基因牢牢沉默(CRISPRi);接上一个激活因子,就把它打开或调大(CRISPRa)。向导RNA决定针对哪个基因,所接的模块决定是调高还是调低。
这对弄清基因的功能极其有用,因为它可调、可逆,且不破坏基因——便于研究那些不能彻底删除的基因,也便于在大规模筛选中开关许多基因。由于它不改变DNA序列,其效应只在dCas9系统存在期间持续,这有时正合你意。诚实的一点是:CRISPRi/a是调控,而非编辑——基因的字母原封不动,所以这是一种探测和调节基因活性的办法,与永久改写基因组截然不同。
要研究一个删除后会让细胞死亡的基因,你用向导RNA把dCas9-抑制因子靶向其启动子:该基因被悄然调低,你观察其效应,再撤去这套系统,基因便恢复。
同样靠向导RNA瞄准,但用的是调光开关而非剪刀。
CRISPRi/a并不编辑基因组——它只改变一个基因被表达的多少,且一旦dCas9系统消失,改变便褪去。把它与永久编辑混为一谈,会误读实验真正所展示的结果。