5月26日，發(fā)表在Science上的一項研究中，哈佛大學(xué)的發(fā)育生物學(xué)家AlexanderSchier和他的同事設計了一種在發(fā)育動(dòng)物中標記和追蹤細胞的新方法。在首次測試中，研究人員利用CRISPR技術(shù)揭示了一項驚人的發(fā)現，即成年斑馬魚(yú)中的許多組織和器官僅僅是從幾個(gè)胚胎細胞形成的。

　　FrancisCrick研究所的發(fā)育生物學(xué)家JamesBriscoe說(shuō)：“這是對CRISPR技術(shù)的一次創(chuàng )新性使用。”在CRISPR的一種原始用途中，模板DNA會(huì )告訴細胞如何修復雙鏈缺口，但如果科學(xué)家不提供模板，細胞就無(wú)法精準修復斷裂處，最終會(huì )留下“傷疤”，導致一些核苷酸缺失，或者添加“錯誤”的核苷酸。

　　為了確保斑馬魚(yú)基因真的被刪除，Schier通過(guò)引入多種不同的向導RNA靶向了多個(gè)位點(diǎn)。但是重復試驗卻帶了截然不同的結果，包括刪除部分的大小多種多樣等。Schier及華盛頓大學(xué)的遺傳學(xué)家JayShendure意識到，這種破壞的多樣性可以被用于新的研究。

　　在斑馬魚(yú)胚胎基因組中，Schier和Shendure插入了一些額外的DNA，包括10種不同的CRISPR靶向序列。隨后，他們向單細胞胚胎中注射了Cas9酶和10種與靶向序列匹配的向導RNA。隨著(zhù)胚胎的發(fā)育，CRISPR系統會(huì )反復的破壞和靶向每個(gè)細胞中的DNA，最終形成了一種獨特的“條形碼”。

　　當細胞分裂時(shí)，子細胞最初會(huì )擁有相同的“條形碼”，但當Cas9作用于不同的位置時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生差異。“條形碼”的第一次變化似乎發(fā)生在胚胎變成兩個(gè)細胞的階段，隨后基因編輯系統會(huì )在運行約4個(gè)小時(shí)后“耗盡力氣”。當胚胎發(fā)育成成千上萬(wàn)個(gè)細胞后，留下來(lái)的“條形碼”將隨著(zhù)細胞的繼續增殖在成年動(dòng)物細胞中出現。

　　四個(gè)月后，科學(xué)家們收集了成年斑馬魚(yú)的器官，從約20萬(wàn)個(gè)細胞中分離出一千多種不同的“條形碼”。結果發(fā)現，大部分器官中超過(guò)一半的細胞共享著(zhù)不到7個(gè)“條形碼”。在除大腦外的所有器官中，25種不同的“條形碼”組成了90%以上的細胞。Briscoe說(shuō)：“組織可能是由比我預想的要小得多的一組細胞形成的。”

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　　科學(xué)家們將這一新技術(shù)稱(chēng)為GESTALT（GenomeEditingofSyntheticTargetArraysforLineageTracing），它有望幫助闡明單細胞最終發(fā)展成動(dòng)物的過(guò)程；同時(shí)，GESTALT還有望揭示癌癥研究中的重要問(wèn)題，如多少前體細胞引發(fā)了腫瘤，擴散的癌癥細胞如何與最初的腫瘤相關(guān)等。點(diǎn)擊打開(kāi)鏈接

　　然而，研究人員表示，這一技術(shù)也有它的缺點(diǎn)，例如它并沒(méi)有可靠地標記每一代的細胞。但是，相比其它一些追蹤細胞和它們后代的方法（如染色或依賴(lài)自然突變），借助CRISPR技術(shù)產(chǎn)生的“條形碼”可能更有效，且容易使用。Schier說(shuō)：“我認為，從概念上來(lái)講，這是最令人興奮的事情，你可以記錄DNA的歷史。”

　　事實(shí)上，在這一文章發(fā)表前，研究人員已經(jīng)提出了將CRISPR系統插入了細胞記憶中的其它方法。來(lái)自MIT的一個(gè)團隊提出了一個(gè)叫mSCRIBE（mammalianSyntheticCellularRecorderIntegratingBiologicalEvents）的系統。在這一研究中，科學(xué)家們向細胞中插入了單個(gè)CRISPR靶向序列，并改造位點(diǎn)使其能夠編碼向導RNA。隨后，Cas9酶破壞DNA，導致序列突變，從而產(chǎn)生突變的向導RNA。突變的向導RNA再引導Cas9作用于靶向序列，如此循環(huán)下去。在這一過(guò)程中DNA序列和向導RNA在不斷變化。

　　近階段，“魔剪”CRISPR展示出了其多方位的應用實(shí)力。5月5日，發(fā)表在Science上的一項研究中，科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出了一項新技術(shù)，利用基因編輯系統CRISPR來(lái)快速鑒別基因變異。

　　另一方面，科學(xué)家們也逐漸認識到可以利用CRISPR技術(shù)來(lái)激活基因的表達；5月23日，NatureMethods雜志上發(fā)表了一項相關(guān)的結果，遺傳學(xué)大牛GeorgeChurch是該研究的通訊作者之一。

　　此外，5月25日，發(fā)表在NatureCommunications上的一項研究中，紐約大學(xué)的研究團隊基于CRISPR/Cas9系統開(kāi)發(fā)了一個(gè)定向檢測基因組區域的活體成像系統。該系統能夠精確觀(guān)測基因組位點(diǎn)和細胞核結構，揭示細胞核改變在基因表達調控和其它細胞過(guò)程中的重要作用。