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        CRISPR/Cas系统是现代生物科学领域的一项革命性技术，其应用已经扩展到医学、农业、生态保护等多个领域，相关成果和应用实例不断涌现。CRISPR那些事儿设置一周时讯栏目，为您带来关于CRISPR的最新研究和行业新闻，以下是过去一周时讯的简单总结：

一、研究资讯

（一）CRISPR 筛选

1、文章题目：Arrayed CRISPR libraries for the genome-wide activation, deletion and silencing of human protein-coding genes

期刊：Nature Biomedical Engineering（IF：26.8）

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41551-024-01278-4

       大多数全基因组 CRISPR 筛选通常使用基于单向导 RNA（sgRNA）载体的混合文库。然而，细胞生物学中的一些重要现象，如细胞间的相互作用或生物活性分子的分泌，不能仅通过混合 CRISPR 文库来研究。为了克服这一局限，通过大规模并行质粒克隆方法，研究人员成功构建了阵列文库，用于人类蛋白质编码基因的全基因组敲除（包含 19,936 个质粒）以及基因的激活和表观遗传沉默（包含 22,442 个质粒）。每个质粒编码四个不重叠的 sgRNA，这些 sgRNA 的设计能够耐受大多数人类 DNA 多态性。大规模平行克隆技术使得能够创建全基因组四重 sgRNA CRISPR 文库，用于基因敲除、激活和沉默，覆盖约 20,000 个个人类基因。这些文库能够实现高效率的基因扰动（敲除效率为 75-99%，沉默效率为 76-92%）。

       通过这一四重 sgRNA 文库，研究人员在敲除和沉默实验中获得了高扰动效率，在激活实验中也取得了显著的倍数变化。此外，在对 1,634 种人类转录因子的阵列激活筛选中，发现了 11 种新的 PrPC 调节因子，并通过消融文库的汇集版本筛选，鉴定出 5 种新的自噬修饰因子，这些因子在传统筛选中未被发现。综上所述，四重 sgRNA 阵列文库为全基因组扰动研究提供了一个强大且多功能的资源，能够揭示新的细胞生物学机制并推动相关领域的研究进展。

2、文章题目：Straight to the heart: Protecting the patient's heart during chemotherapy

期刊：Cell Stem Cell（IF：19.8）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.stem.2024.10.010

       化疗是治疗癌症的重要手段，然而，许多化疗药物，特别是某些类型的药物，如阿霉素（Doxorubicin）和环磷酰胺（Cyclophosphamide），对心脏具有毒性，可能引起化疗相关的心脏毒性（CRT）。这些药物会损伤心肌，导致心力衰竭、心律失常等心血管问题，严重时甚至危及生命。因此，保护患者的心脏免受化疗的伤害成为一个重要的临床挑战。

       为了了解化疗药物对心脏的毒性作用，识别能够保护心脏的基因或分子，研究人员利用全基因组CRISPR文库发现了多个可能的 心脏保护因子。这些因子可能通过调节细胞的应激反应、修复机制或减少心脏损伤等途径发挥作用。例如，可能发现了与氧化应激、线粒体功能、炎症反应或自噬相关的基因，这些都是化疗药物引起心脏毒性的潜在机制。此外，还发现了与 PrPC（细胞朊病毒蛋白）和 自噬 相关的新调节因子。PrPC与神经退行性疾病等有关系，且它也可能影响心脏细胞的生存和功能；自噬是细胞的一种保护机制，可以清除损伤的细胞器、蛋白质或垃圾。研究结果揭示这些因子可能为心脏保护提供新的靶点。

       该研究通过CRISPR文库筛选技术大规模基因扰动来发现与化疗相关的心脏保护机制的强大潜力。通过基因敲除、激活、沉默等多重筛选，研究人员能够识别出新的基因和通路，这些通路可能为开发心脏保护药物提供新的靶点和策略，并通过优化筛选方法（如消融文库、后汇集慢病毒等），确保了结果的准确性和可重复性，推动了这一领域的研究进展。

（二）CRISPR基因敲除细胞

1、文章题目：Integrative analysis identifies the atypical repressor E2F8 as a targetable transcriptional activator driving lethal prostate cancer

期刊：Oncogene（IF：6.9）

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41388-024-03239-2

E2F家族成员通常在细胞周期调控、基因表达和癌症发生中起着关键作用。虽然大多数E2F家族成员被认为是转录激活因子，但E2F8则被称为一个“非典型”抑制因子，早期的研究表明其主要通过抑制细胞周期基因的表达来调控细胞增殖。然而，近期的研究表明，E2F8不仅具备抑制作用，且在某些癌症类型中扮演转录激活因子的角色。

研究人员采用了整合分析的策略，结合了转录组学、表观基因组学和临床数据来研究E2F8在前列腺癌中的作用。特别地，研究人员利用了 CRISPR/Cas9敲除技术，通过在前列腺癌细胞中敲除E2F8基因，进一步确认其在癌症进展中的作用。结果显示，敲除E2F8导致前列腺癌细胞的生长停滞，转移能力减弱，且在临床样本中，E2F8的高表达与较差的预后相关。研究通过CRISPR/Cas9敲除技术验证了E2F8在前列腺癌中的关键作用，揭示了其不仅是一个转录抑制因子，更是一个转录激活因子，能够促进癌细胞的增殖、迁移和侵袭。通过靶向E2F8的治疗策略，可能为前列腺癌，特别是晚期和转移性前列腺癌的治疗提供新的方向。

2、文章题目：HSP60 inhibits DF-1 apoptosis through its mitochondrial signal peptide

期刊：Poultry Science（IF：3.8）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.psj.2024.104571

HSP60参与许多生物学功能，在维持氧化应激和维护线粒体完整性方面起着关键作用。研究人员前期的研究表明HSP60具有抑制细胞凋亡的作用，基于此，本研究进一步探究了HSP60抑制细胞凋亡的机制。首先，利用CRISPR/Cas9系统建立HSP60敲除的DF-1细胞系（DF-1-HSP60-KO），用流式细胞术和ELISA凋亡试剂盒检测DF-1-HSP60-KO细胞系的凋亡水平。然后，通过Western blot和RT-PCR分析检测HSP60敲除对相关凋亡因子的影响。结果显示，与对照DF-1细胞相比，HSP60敲除细胞凋亡率显著增加，Bax表达降低，Caspase 3表达增强。提示HSP60敲除通过上调Caspase 3、下调Bax的表达来诱导细胞凋亡。利用Pymol软件预测HSP60线粒体信号肽（MIT）蛋白的结构，发现21位His氨基酸影响其空间结构。另外，将HSP60突变蛋白（TB）转染DF-1-HSP60-KO细胞，经Bardoxolone MethyI诱导，与野生型HSP60组相比，细胞凋亡率显著增加，细胞存活率降低，并诱导Bax、Bak、Bcl-2等基因的差异性改变。

综上所述，HSP60 MIT 21位His氨基酸通过调节凋亡信号通路相关基因的水平，从而抑制细胞凋亡。本研究揭示了HSP60通过线粒体信号肽调控细胞凋亡的作用，具有潜在的医学价值。

（三）CRISPR检测

1、文章题目：End-point RPA-CRISPR/Cas12a-based detection of Enterocytozoon bieneusi nucleic acid: rapid, sensitive and specific

期刊：BMC Veterinary Research（IF：2.3）

原文链接：https://doi.org/10.1186/s12917-024-04391-3

       谷比氏肠胞虫是一种常见的微孢子虫，可感染人类和其他动物。目前检测比氏肠胞虫感染的方法在灵敏度、特异性、简便性、成本和速度等方面都存在权衡，因此不适合临床应用。

       研究人员扩展了 ReCTC 方法，并建立了一种针对 swp 基因 的 E. bieneusi 核酸检测方法。他们首先评估了之前报道的基于 CRISPR/Cas12a 的 ReCTC 方法在比氏肠胞虫核酸检测中的有效性，随后使用制备的靶 DNA 测试了 ReCTC 的灵敏度（LOD）和特异性。最后，研究还验证了基于 ReCTC 的方法在临床样本中对比氏肠胞虫的检测准确性。

       ReCTC 方法已成功用于比氏肠胞虫的核酸检测。灵敏度测试表明基于 ReCTC 的荧光和横向流动试纸条方法的 LOD 为 3.7 拷贝/µl。在涉及其他常见肠道病原体的特异性测试中，只有当样本对比氏肠胞虫呈阳性时才会出现荧光信号和/或测试线。这些结果表明，ReCTC 方法可以成功检测临床样本中的 E. bieneusi。ReCTC 方法成功用于检测 E. bieneusi 核酸，灵敏度高，特异性强。它在临床 DNA 样本中表现优异，优于嵌套聚合酶链反应。此外，ReCTC 方法还展示了其用于现场检测的能力。

2、文章题目：Single-tube detection of a foodborne bacterial pathogen using user-friendly portable device

期刊：Biosens Bioelectron（IF：10.7）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.117035

       食源性疾病是全球公共卫生的重大问题，导致了大量的疾病和死亡。为了更有效地控制食源性病原体的传播，研究人员致力于开发一种 便携式设备，能够在 单管反应 中实现对食源性细菌病原体的快速检测。该设备不仅需要具备高灵敏度和特异性，还要确保易于操作，能够被非专业人员使用，适用于食品安全检测等实际场景。

       研系统地研究了蛋白质核酸信号转导、指数扩增反应（EXPAR）、CRISPR和CRISPR/Cas12a的优势的兼容性后，研究人员开发了一种“三合一”整合反应，称为 ST-EXPAR-CRISPR 检测。这是一种基于CRISPR技术的便携设备，能够在单管反应中快速、准确地检测食源性细菌病原体。这为食品安全领域提供了一种便捷、高效的检测工具，具有广泛的应用前景，特别是在现场快速检测和公共卫生应急响应方面。此外，ST-EXPAR-CRISPR 检测法可以通过改变核酸序列轻松修改以检测其他目标，研发成本低，有可能减轻全球疾病负担。

（四）其他CRISPR相关研究

1、文章题目：Enhanced osteogenic potential of iPSC-derived mesenchymal progenitor cells following genome editing of GWAS variants in the RUNX1 gene

期刊：Bone Research（IF：14.3）

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41413-024-00369-x

       骨骼发育和再生是一个复杂的生物过程，涉及多种基因和细胞类型。在骨生成过程中，间充质前体细胞（MPCs）是至关重要的，它们能分化成成骨细胞（osteoblasts）并促进骨形成。RUNX1（Runt-related transcription factor 1）是一个关键的转录因子，已知它在血液发育、骨骼发育等多种生物过程中扮演重要角色。最近的全基因组关联研究（GWAS）确定了 518 个与骨矿物质密度（BMD）相关的重要基因座，包括 RUNX1 基因座的变体（rs13046645、rs2834676 和 rs2834694）。然而，它们对 RUNX1 表达和骨形成的调节影响仍不清楚。

       研究人员通过CRISPR/Cas9基因组编辑技术在iPSC衍生的MPCs中修复或敲入与骨生成相关的RUNX1基因中的GWAS变异，并通过体外的骨生成实验（如矿化实验、成骨标记物的检测等）评估这种编辑是否能增强这些细胞的骨生成潜力。这种增强的骨生成能力为骨质疏松、骨折等骨骼疾病的治疗提供了新的思路。此外，研究还揭示了RUNX1基因变异在骨生成过程中的作用，进一步加深了对骨骼发育和疾病机制的理解。研究者旨在通过这项技术改进骨生成治疗，为骨质疏松和骨折等疾病的治疗提供新的思路。

二、行业新闻

      HuidaGene宣布启动HG204临床试验，首名患者接受治疗。2024年12月6日，HuidaGene Therapeutics宣布，首名患者已在HERO临床试验中接受治疗，标志着全球首个RNA编辑疗法（HG204）用于治疗MECP2重复综合征（MDS）的临床评估开始。MDS是一种罕见且致命的神经发育性疾病，目前尚无获批的疾病修饰疗法。

       HG204是一种基于CRISPR/Cas13的RNA编辑疗法，通过单一的腺相关病毒载体递送hfCas13Y编辑酶和靶向MECP2基因的引导RNA，旨在降低过度表达的MECP2蛋白。前期动物实验显示，HG204在小鼠和猴子脑组织中能实现持久表达，并改善运动技能、社交行为和生存时间。HERO试验是首个针对MDS患者的临床试验，旨在评估HG204的安全性、耐受性和初步疗效，主要观察运动、认知和适应性行为的改善，以及MECP2 mRNA和蛋白水平的降低。MDS患者大多为男性，症状包括智力障碍、癫痫、运动和语言能力丧失，目前尚无有效治疗方案。HG204有望为这一罕见病提供治疗新希望。

新闻链接： https://www.huidagene.com/new/news/71

艾迪基因专注于CRISPR技术，提供一系列高质量的基因编辑服务和体外诊断产品：CRISPR文库筛选、细胞基因编辑、单克隆筛选、CRISPR检测。致力于为CRISPR相关、基因功能研究相关、体外诊断以及治疗相关的科学研究提供最高效的技术服务。

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