CRISPR-Cas系統在動物及植物中不同的遞送方式研究進展*

范杏飛 顧晶雯 顧曉燕 杜麗晶 蔣俊鋒 王 越

（海軍軍醫大學組織學與胚胎學教研室，上海 200433）

2020年諾貝爾化學獎授予了法國生物化學家埃瑪紐埃勒·沙爾龐捷和美國生物學家珍妮弗·道德納，以表彰她們對新一代基因編輯技術的突出貢獻。簇狀規律間隔的短回文重復序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats，CRISPR）及相關蛋白（CRISPR associated protein，Cas）系統，在自然界中被發現為微生物適應性免疫系統，目前已成為生物工程和基因組編輯的重要工具。CRISPRCas系統有3個分型，而CRISPR-Cas9系統為目前研究和應用最多的。CRISPR-Cas9系統主要有Cas蛋白和單鏈導向RNA（single-stranded guide RNA，sgRNA）組成。當Cas蛋白與sgRNA結合形成復合體后，Cas核酸酶構象發生改變，產生一條通道，讓脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）更容易結合。復合體能夠識別原始間隔區相鄰基序（protospacer adjacent motif，PAM）位點導致DNA解旋，使sgRNA能夠找到PAM附近的互補序列，在Cas蛋白的作用下，使DNA降解。而當sgRNA與靶DNA不互補時，Cas蛋白會被釋放出來，尋找新的PAM位點。DNA中的線性靶基因組斷裂后可通過非同源末端接合或者同源介導的修復來進行修復，而非同源末端接合會引起插入或著刪除錯誤，從而達到定點敲除某種基因的目的。CRISPR-Cas的發現徹底改變了基因編輯技術領域，在醫療行業、生物制藥、農業生產等方面有著極其廣闊的前景。然而如何精準高效將該系統遞送到待編輯的靶細胞，是該研究領域一個迫切需要解決的問題。本篇綜述將對目前動植物中一些常用CRISPR-Cas輸送方法進行詳細敘述，分析存在的問題，并對未來的努力方向提出展望。CRISPR-Cas酶、相關的引導RNA sgRNA和DNA修復模板必須精確進入需要基因編輯的靶細胞才能發揮作用，達到預期目的。……