基因在時(shí)空上的正確表達(dá)及其精密有序的調(diào)控是細(xì)胞生長、增殖、分化、衰老及凋亡等重要生理過程有序進(jìn)行的前提和基礎(chǔ)。相應(yīng)的，通過可控的方式，從分子水平實(shí)現(xiàn)對基因功能的精確操控對于實(shí)現(xiàn)對生物學(xué)機(jī)制更精確的解析和更可控更安全的臨床應(yīng)用都有極為重要的意義。

王宇研究組致力于通過化學(xué)生物學(xué)手段發(fā)展新穎有用的分子和細(xì)胞生物學(xué)工具。他們提出通過在CRISPR/Cas9系統(tǒng)上嫁接雌激素受體元件（ERT2），使其在細(xì)胞內(nèi)的核定位受到小分子藥物4-羥他莫昔芬（4OHT）的調(diào)控，從而建立一種藥物誘導(dǎo)型的CRISPR/Cas9技術(shù)（HIT，Hybrid drug Inducible CRISPR/Cas9 Technologies），從分子水平更加靈活準(zhǔn)確的操控功能事件。他們從轉(zhuǎn)錄激活系統(tǒng)入手，對多種技術(shù)方案經(jīng)過一系列優(yōu)化、改造、對比之后，建立了一套低本底、高效率的藥物誘導(dǎo)系統(tǒng)（HIT-SunTag）。在此基礎(chǔ)上，他們又利用不同長度的sgRNAs可以選擇性引導(dǎo)Cas9蛋白結(jié)合和剪切靶DNA的特性，建立了一套可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)藥物誘導(dǎo)的基因組編輯和轉(zhuǎn)錄激活的系統(tǒng)（HIT2，寓意 “一箭雙雕”）。進(jìn)一步地，他們背靠背地和現(xiàn)有的多種藥物誘導(dǎo)系統(tǒng)（包括張鋒實(shí)驗(yàn)室的Split-Cas9系統(tǒng)，David Liu實(shí)驗(yàn)室的intein系統(tǒng)等）進(jìn)行了對比，HIT-SunTag和 HIT2系統(tǒng)呈現(xiàn)出更低本底、更高效率、更高藥物選擇特異性、以及可逆性及快速應(yīng)答等多方面優(yōu)勢。這些系統(tǒng)的建立，為更加靈活多樣、精準(zhǔn)可控地編輯和調(diào)控基因功能，從而在解析關(guān)鍵生物學(xué)事件中實(shí)現(xiàn)更高時(shí)空“分辨率”提供了強(qiáng)大的技術(shù)工具，進(jìn)而綜合發(fā)揮小分子藥物和基因治療手段的優(yōu)勢，面向臨床應(yīng)用提供了更多的潛能。

這項(xiàng)研究工作以“Multimode drug inducible CRISPR/Cas9 devices fortranscriptional activation and genome editing”為題于2017年12月9日在國際重要雜志Nucleic Acids Research在線發(fā)表。碩士研究生盧佳、中國科學(xué)院動物研究所趙晨博士，趙迎澤博士、張競方博士為本文共同第一作者。王宇研究員為本文通訊作者。該項(xiàng)研究得到了科技部國家重大科學(xué)研究計(jì)劃（2015CB964800，2014CB964900）、國家自然科學(xué)基金（31571514， 21402195， 31401270）、中科院“百人計(jì)劃”和干細(xì)胞與生殖生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題基金的支持。 (生物谷世聯(lián)博研Bioexcellence）