Molecular Devices

  【簡介】 2020年10 月 7 日諾貝爾化學獎揭曉，由法國生物化學家艾瑪紐埃爾·沙爾龐捷（Emmanuelle Charpentier）和美國化學家珍妮佛·杜德納（Jennifer A. Doudna）共同獲得，用以表彰兩位女科學家發現了基因工程上開創性的成就。她們共同開發出的CRISPR/Cas9基因剪刀，是目前最犀利的基因編輯工具之一。研究人員可以使用CRISPR/Cas9精準地改變動物、植物和微生物的基因片段，此一工具已徹底改變了生命科學領域，可廣泛地使用在植物育種、遺傳疾病治療、癌症治療等不同領域。 藉此機會，我們來聊一聊CRISPR/Cas9基因剪刀，並推薦一種檢驗方法，瞭解CRISPR/Cas9進行的細胞編輯是否能如你所願。   什麼是CRISPR/Cas CRISPR是『常間回文重複序列叢集（clustered regularly interspaced short palindromic repeats）』的縮寫，Cas是CRISPR相關蛋白家族的簡稱，兩者共同組成了一套系統，目前推測是細菌/古細菌中用來抵抗病毒和外源質體的天然防禦系統。當外源基因入侵時，該防禦系統的CRISPR序列會轉錄生成能與入侵基因組序列相識別的RNA，引導CRISPR相關酶（Cas）在序列識別位點切割外源基因組DNA，從而達到防禦目的。 根據Cas蛋白的特點，CRISPR/Cas基因剪刀分為三種類型，其中Ⅱ類最為簡單，僅藉助Cas9蛋白和gRNA（guide RNA ）即可完成目標核酸的識別和剪切，準確性較高，操作容易，所以CRISPR/Cas9自從被發現以來，迅速成為了一種非常流行的基因編輯工具。 【前言】 CRISPR/Cas9發揮作用主要有三個步驟：  外源DNA序列插入到CRISPR序列的間隔區 形成 tracrRNA/crRNA複合物： CRISPR轉錄生成與外源基因匹配序列的前體crRNA（CRISPR-derived RNA），該crRNA再通過鹼基配對與tracrRNA（trans-activating RNA）結合成複合物。 此複合物引導核酸酶Cas9蛋白在與crRNA配對的序列靶位點進行雙股DNA剪切。   研究者可以設計改造crRNA和tracrRNA成為具引導作用的 gRNA