最新重大科技突破：张峰团队首次利用CRISPR技术实现精确RNA编辑

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编者按：以张峰为核心的研究团队近日在《科学》杂志发表了他们的重大研究成果，首次成功将CRISPR应用于RNA编辑，在这之前，此项技术只能用于DNA。相比于之前常用的小干扰RNA （small interfering RNA or siRNA）技术，CRISPR技术拥有精度高，应用范围广的优势。而相对于之前的DNA编辑，直接编辑RNA的好初在于可以实现对细胞基因表达的暂时性操控。

CRISPR也称为CRISPR序列，英文全称clustered regularly interspaced short palindromic repeat sequences，指的是各种细菌和古细菌中发现的成簇的、规律间隔的短回文重复序列。

近日，麻省理工学院、麻省理工学院－哈佛博德研究所（Broad Institute of MIT and Harvard）连同美国国立卫生研究院（NIH）、罗格斯大学（Rutgers University）以及斯科尔科沃科技学院（Skolkovo Institute of Science and Technology）的科学家们共同研究发现了一种以RNA为靶向目标的CRISPR系统，在过去，这个系统只能应用于DNA。

这一新方法有望开辟一条操纵细胞的强大路径。DNA编辑会永久性改变细胞的基因组，而基于CRISPR的RNA编辑使可调节的、暂时性改变成为可能，并比现有的RNA干扰手段（RNA interference）更精准实用。

麻省理工学院的张峰（Feng Zhang）、美国国立卫生研究院的尤金库宁（Eugene Koonin）同隶属罗格斯大学与斯科尔科沃科技学院的康斯坦丁斯弗瑞诺夫（Konstantin Severinov）连同他们的同事们在6月3日的《Science》中共同发表了关于C2c2的鉴定和功能性表征的研究。C2c2是一种由RNA介导，能定向降解RNA的酶。

早在2015年10月，同一组科学家就发现了C2c2：首个天然的仅以RNA为靶向目标的CRISPR系统。最新的研究表明C2c2帮助细菌抵御病毒感染。作者团队进一步证实C2c2可被用于切断细菌细胞内特定的RNA序列。这一功能很可能使它成为重要的分子生物学工具。

专攻RNA的C2c2与专攻DNA的CRISPR-Cas9相得益彰。DNA是细胞身份与功能的基因组蓝图；RNA帮助实现基因组指令。C2c2仅以RNA为靶向目标的特点，能精准而大规模地操纵RNA，更广泛地调控基因功能，有望加快疾病认知、治疗和预防的进程。



该篇Science论文的高级作者张峰（Feng Zhang）是博德研究所的核心成员、麻省理工学院麦克戈文脑研究所（McGovern Institute for Brain Research at MIT）的首席科学家、同时也是麻省理工脑与认知科学系（MIT’s Department of Brain and Cognitive Sciences）的副教授，他说：“C2c2将开启CRISPR工具系统的全新领域，”

“C2c2有无限多的可能性。我们非常高兴能把它开发成为一个为生科研究和医学服务的平台。”

另一位高级作者、美国国立卫生研究院进化基因组学团队（EvolutionaryGenomics Group）的负责人尤金·库宁（Eugene Koonin）表示： “对C2c2的研究揭示了一种全新的细菌防御机制。这一机制的应用前景将十分惊人。”

小干扰RNA（small interfering RNA or siRNA） 是目前最常用的基因敲减技术（geneknockdown）。据作者团队介绍，相比于小干扰RNA，基于C2c2的RNA编辑技术更加精确，应用也更广，比如：

通过在特定的RNA序列上添加元件（modules）来调节RNA的翻译功能（从DNA转录后，RNA被翻译为蛋白质），用于大规模筛检，构建合成的调控网络。

利用C2c2荧光标记RNA，以研究它们的运输和亚细胞定位。

在他们的研究中，作者团队利用C2c2准确移除了特定的RNA序列，并降低了对应蛋白质的表达水平。这表明C2c2可以替代小干扰RNA（Small interfering RNA or siRNA），与同样精确简易的CRISPR DNA编辑互补，使科学家们能够利用RNA实现可调节的基因“敲减”。

C2c2有以下适宜被发展为工具的优势：

C2c2是一个双组分系统，仅需一个单导向RNA（single guide RNA）就能运作；

C2c2可被基因编码：必要的组成部分能够被合成为DNA来传送到组织和细胞中去。

张峰实验室（Zhang Lab） 的研究生、该论文的共同第一作者（co-first author）奥玛尔·阿布达耶（Omar Abudayyeh）说：“C2c2对我们影响巨大，很有可能改变我们对RNA在疾病和细胞功能中所起作用的认知。”