四川农大最新综述介绍CRISPR/Cas系统的研究进展

四川农大最新综述介绍CRISPR/Cas系统的研究进展

2016年08月27日讯 广泛存在于细菌和古细菌中的CRISPR/Cas系统是通过介导外源DNA降解来实现抵抗病毒和外源DNA入侵的一种适应性免疫保护机制，也是新近发展起来的基因组定点编辑技术。近期来自四川农业大学动物科技学院等处的研究人员从基本结构、作用机制、分类、运用等方面详细地介绍了CRISPR/Cas系统，并分析了该技术在畜禽遗传改良中的运用前景。

运用基因敲除、 过表达、 诱变等手段对基因组特定位点进行修饰是研究基因生物学功能、 治疗人类遗传性疾病、 改变生物遗传性状的重要手段。与将目的基因随机导入、 整合到基因组， 或利用同源重组介导的打靶方式敲除目的基因而得到转基因机体的传统基因组编辑技术相比， 近几年迅速发展起来的人工核酸酶介导的基因组编辑技术则具有编辑效率高、 精确度高、 成本低廉、 易于操作等优点 。它是以一类可识别特定序列的核酸酶在 DNA上切割形成双链DNA断 裂（ DNA double stranded break， DSB） ，之后借助细胞自身的修复系统， 如非同源末端链接 （ non-homologous end joining， NHＲJ） 或同源重组 （ homology directed repair，HDＲ） 修复 DNA 断裂，并对 DNA 断点附近的序列进行编辑，从而在不同生物或细胞中实现有效的基因定点编辑的新型技术。

CRISPR/Cas 系统是细菌及古细菌中的一种适应性免疫保护机制。这一系统可通过介导外源 DNA 降解实现抵抗病毒和外源DNA 入侵。同时，作为应用潜力最大的基因定点编辑方法，CRISPR/Cas 系统在人源细胞染色体修饰上的成功应用更是极大地简化了当前的基因组编辑技术，该技术在 2013 年被 Science 杂志评为年度十大突破技术之首。

这篇文章介绍了多个CRISPR/Cas 系统，并且从CRISPR/Cas 系统的应用及其在畜禽遗传改良中的运用前景方面进行了综述，作者指出，发现广泛存在于细菌、 古细菌的CRISPR/Cas 系统是目前炙手可热的新型基因组定点修饰技术。虽然目前其很多作用机制还不完全明晰， 运用也大多局限在细胞水平， 但相比较于传统的基因组编辑技术， ZFN、TALEN 和 CRISPR/Cas 系统具有诸多的优势， 如基因编辑效率高且构建方法简单、 可实现多基因打靶且成本偏低等。

CRISPR/Cas 系统的出现极大地推进了生命科学的发展， 其在基因功能研究、 基因治疗、 人类疾病模式动物的构建及畜禽遗传改良方面的运用值得深入研究，未来研究成果依然值得我们期待。

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现阶段,crispr/cas技术的利用方式不包括对基因的替换。

CRISPR简介：

CRISPR（/'kr?sp?r/，Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）是原核生物基因组内的一段重复序列，是生命进化历史上，细菌和病毒进行斗争产生的免疫武器，

简单说就是病毒能把自己的基因整合到细菌，利用细菌的细胞工具为自己的基因复制服务，细菌为了将病毒的外来入侵基因清除，进化出CRISPR-Cas9系统，利用这个系统，细菌可以不动声色地把病毒基因从自己的基因组上切除，

这是细菌特有的免疫系统，是古菌和细菌抵抗病毒等外源遗传物质入侵的一种获得性免疫系统。

微生物学家掌握了细菌拥有多种切除外来病毒基因的免疫功能，其中比较典型的模式是依靠一个复合物，该复合物能在一段RNA指导下，定向寻找目标DNA序列，然后将该序列进行切除。

许多细菌免疫复合物都相对复杂，其中科学家掌握了对一种蛋白Cas的操作技术，并先后对多种目标细胞DNA进行切除。这种技术被称为CRISPR/Cas基因编辑系统，迅速成为生命科学最热门的技术。该技术具有非常精准、廉价、易于使用，并且非常强大的特点。

CRISPR/CAS在研究基因功能中的应用是怎样的

运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。

转基因鱼
生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼（中国）。
转基因牛
乳汁中含有人生长激素的转基因牛（阿根廷）。
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
转鱼抗寒基因的番茄
转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯
不会引起过敏的转基因大豆
超级动物
导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠
特殊动物
导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
抗虫棉
苏云金芽胞杆菌可合成毒蛋白杀死棉铃虫，把这部分基因导入棉花的离体细胞中，再组织培养就可获得抗虫 棉。

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