利用CRISPR！居然成功诱导出多能干细胞！

七月廿日晴

CRISPR

被誉为“世纪发现”的基因编辑工具，

革新了生物医学研究。

从探索基因功能，

到用于疾病治疗，

再到化身诊断工具，

“魔剪”似乎“无所不能”。

近日，

芬兰的一个科学家小组又发现，

一种基于CRISPR的新技术能够将皮肤细胞转化为多能干细胞，

开辟了“魔剪”的新应用领域！

时间：2018年7月6日

杂志：Nature Communications

作者：Timo Otonkoski博士团队

单位：赫尔辛基大学

标题：Human pluripotent reprogramming with CRISPR activators

结果：首次通过激活细胞自身的基因将皮肤细胞转化成了多能干细胞

利用CRISPRa基因编辑技术

（该技术不切割DNA），

在不改变基因组的情况下

激活基因表达。

直至目前，

只有通过向皮肤细胞内人工引入

一组名为Yamanaka因子的关键基因，

才有可能激活细胞重编程，

实现皮肤细胞向干细胞转化。

文中写道：基于CRISPR-Cas9的基因激活（CRISPRa）是一种很有吸引力的细胞重编程应用工具，因为它具有高复用容量和直接靶向内源性基因座的能力。在该项研究中，我们利用CRISPRa靶向内源性的OCT4、SOX2、KLF4、MYC和LIN28A的启动子，将原代皮肤细胞诱导成了多能干细胞（ipsCs）。通过额外地靶向涉及胚胎基因组激活的基因附近的一个保守Alu基序（EEA-motif），重编程效率可以提高一个数量级。这种效应在某种程度上是通过NANOG和REX1的更有效激活来介导的。

这些数据表明，人类体细胞可以仅使用CRISPRa技术被重新编程为ipsCs。更值得一提的是，利用CRISPRa获得的多能干细胞与典型的早期胚胎细胞非常相似。此外，这些结果揭示了EEA（EGA富集的Alu基序）基序相关机制在细胞重编程中的作用。

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CRISPRa介导的NSCs重编程和EEA基序靶向

a、dCas9VPH结构示意图.

b、采用dCas9VPH介导的OCT4激活将NSC重编程为iPSCs。

c、多能性标志物的检测及胚状体的三系分化。

d、用SpdCas9 gRNAs靶向EGA富集Alu基序。

e、定量检测由NSCs诱导的iPSC样碱性磷酸酶阳性克隆

早在2015年8月，该团队就在《Stem Cell Reports》上发表文章称利用CRISORa可以在不改变基因组的情况下激活细胞内的基因。

干细胞向各种类型细胞分化的过程，是建立在细胞中的一些基因激活及失活这一基础之上，因此研究人员正在致力寻找一些方法来控制基因的激活。研究人员梦想着能够在特定时刻精确地激活和失活一些基因。

Otonkoski教授：“CRISPR / Cas9可用于激活基因，这对细胞重编程来说是一种极有吸引力的可能性，因为多个基因可以同时靶向，基于内源基因激活而非转基因过表达的重编程技术，在理论上也可能得到更多的正常细胞，在这项研究中，我们认为未来有可能设计出一种能够对iPSC进行更稳定重编程的CRISPR激活系统。”

Kere教授：“成功的关键还在于激活一种关键的遗传元件，这种遗传元件可以调节受精后人类胚胎发育的最早阶段。 使用这种技术，获得的多能干细胞非常接近典型的早期胚胎细胞。”

文章第一作者Jere Weltner：“这项技术很可能将会在生物库和许多其他组织技术应用中得到实际应用，此外，该研究为控制早期胚胎基因激活的机制开辟了新的见解。”