近日，來自芬蘭、瑞士、英國的一個研究小組在《自然-通訊》上發(fā)表文章，首次通過激活細(xì)胞自身的基因，成功將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為多能干細(xì)胞。據(jù)報道，該研究小組使用了一類CRISPRa基因編輯技術(shù)，該技術(shù)不切割DNA，可以在不改變基因組的情況下激活基因表達(dá)。到目前為止，只有通過向皮膚細(xì)胞內(nèi)人工引入一組名為Yamanaka因子的關(guān)鍵基因，才有可能激活細(xì)胞重編程，實現(xiàn)皮膚細(xì)胞向干細(xì)胞轉(zhuǎn)化。

這篇文章的題目為：Human Pluripotent Reprogramming with CRISPR Activators（用CRISPR激活劑進(jìn)行人類多能性重編程）。

在文章中，研究人員寫道：基于CRISPR-Cas9的基因激活（CRISPRa）是一種很有吸引力的細(xì)胞重編程應(yīng)用工具，因為它具有高復(fù)用容量和直接靶向內(nèi)源性基因座的能力。在該項研究中，我們利用CRISPRa靶向內(nèi)源性的OCT4、SOX2、KLF4、MYC和LIN28A的啟動子，將原代皮膚細(xì)胞誘導(dǎo)成了多能干細(xì)胞（ipsCs）。通過額外地靶向涉及胚胎基因組激活的基因附近的一個保守Alu基序（EEA-motif），重編程效率可以提高一個數(shù)量級。這種效應(yīng)在某種程度上是通過NANOG和REX1的更有效激活來介導(dǎo)的。

這些數(shù)據(jù)表明，人類體細(xì)胞可以僅使用CRISPRa技術(shù)被重新編程為ipsCs。此外，這些結(jié)果揭示了EEA（EGA富集的Alu基序）基序相關(guān)機(jī)制在細(xì)胞重編程中的作用。

圖.CRISPRa介導(dǎo)的NSCs重編程和EEA基序靶向 a、dCas9VPH結(jié)構(gòu)示意圖.b、采用dCas9VPH介導(dǎo)的OCT4激活將NSC重編程為iPSCs。c、多能性標(biāo)志物的檢測及胚狀體的三系分化。d、用SpdCas9 gRNAs靶向EGA富集Alu基序。e、定量檢測由NSCs誘導(dǎo)的iPSC樣堿性磷酸酶陽性克隆。

赫爾辛基大學(xué)Timo Otonkoski博士表示，CRISPR/Cas9可用于激活基因，這為細(xì)胞重編程帶來了一個很有吸引力的可能性，因為可以在同一時間靶向多個目標(biāo)基因?；趦?nèi)源性基因激活而不是通過轉(zhuǎn)基因過表達(dá)的重編程在理論上也是控制細(xì)胞命運的更具生理性的方式，并可能獲得更多的正常細(xì)胞。在這項研究中，我們展示了有可能設(shè)計一個CRISPR激活系統(tǒng)，進(jìn)行強大的ipsCs重編程。

研究人員表示，實現(xiàn)成功的一把重要鑰匙是激活一個關(guān)鍵的遺傳元件，該元件被發(fā)現(xiàn)在受精后調(diào)節(jié)人類胚胎發(fā)育的最早期步驟。利用這一技術(shù)，研究人員獲得了與非常典型的早期胚胎細(xì)胞非常相似的多能干細(xì)胞。

該研究還發(fā)現(xiàn)，通過選址意向靶細(xì)胞類型的典型遺傳元件，可能能夠改善許多其他重編程任務(wù)。該研究的第一作者Jere Weltner博士表示，這項技術(shù)可能在生物樣本庫及許多其他組織技術(shù)應(yīng)用方面得到實際應(yīng)用。此外，該研究也揭示了控制早期胚胎基因激活相關(guān)機(jī)制的新見解。