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碱基编辑之外的调控型CRISPR技术
资料介绍
一、CRISPR系统的功能拓展：从基因编辑到表达调控
CRISPR-Cas系统原本是原核生物抵御外来核酸入侵的适应性免疫系统，经过人工改造后，最广为人知的应用是基因编辑——通过Cas核酸酶切割靶DNA，引入插入缺失突变实现基因敲除，或者通过同源重组实现精确碱基替换，也就是我们熟悉的碱基编辑、先导编辑等技术。但随着研究深入，科学家发现CRISPR系统的价值远不止切割DNA，通过对Cas蛋白进行失活改造，结合不同的功能结构域，能够开发出不改变基因组DNA序列，仅在转录、转录后、表观遗传层面调控基因表达的调控型CRISPR技术，这类技术已经成为基因功能研究、药物开发和疾病治疗的重要工具，填补了碱基编辑无法实现的可逆调控、多基因协同调控等应用空白。
二、失活Cas蛋白：调控型CRISPR的核心骨架
几乎所有调控型CRISPR技术都以**dCas（dead Cas）**为核心骨架，常规用于基因编辑的Cas9、Cas12a蛋白都带有两个核酸酶结构域，分别切割DNA的两条链，将这两个核酸酶结构域的催化位点进行点突变后，Cas蛋白就失去了切割DNA的活性，但仍然能够在gRNA的引导下，特异性结合到靶基因组位点，相当于一个可编程的DNA结合锚定蛋白，通过在dCas的N端或C端融合不同的效应结构域，就能实现不同的调控功能，这是调控型CRISPR技术开发的核心逻辑。
除了dCas，部分调控型系统也会用到切口酶Cas（nCas），nCas仅突变一个核酸酶结构域，只能切割DNA单链，也可用于部分表观调控场景，但最常用的骨架仍然是完全失活的dCas。目前应用最广的dCas是来自酿脓链球菌的dCas9，其次是来自Lachnospiraceae菌的dCas12a，后者因为PAM序列偏好不同，能覆盖更多靶位点，而且gRNA加工更简单，适合多靶点调控。
三、主要的调控型CRISPR技术分类与原理
根据调控层面的不同，调控型CRISPR技术可以分为转录调控技术、表观遗传调控技术、转录后调控技术三大类，每一类都有代表性的技术体系。
（一）转录调控技术：激活或抑制基因表达
转录调控是调控型CRISPR最成熟的方向，核心是通过dCas招募转录激活或抑制结构域，直接改变靶基因的转录水平，不改变基因组序列。
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| 1784507848碱基编辑之外的调控型CRISPR技术.docx | 18K |
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