西亚试剂：CRISPR/Cas9系统可高效编辑疟原虫基因组

在动物中，如小鼠，研究基因功能的常规方法是，通过删除一个靶基因或用一段人工DNA代替它。然而，在恶性疟原虫中，这种方法可能需要长达一年，因为它依赖于同源重组，一种细胞用于修复损伤DNA链的基因交换类型。但这种情况在疟疾寄生虫的基因组中很少发生。

使用这种耗时的方法，科学家已经能够鉴定出，寄生虫侵入红血细胞所必需的一些基因，以及寄生虫后来从血细胞中爆发所必需的一些基因的功能。最近，研究人员已经成功地使用锌指核酸酶切割出特定的基因，但这种方法非常昂贵，因为需要为每个基因靶标设计一种新的核酸酶。

CRISPR，在过去的几年内，利用一组保护微生物免受病毒感染的细菌蛋白，设计的一种基因编辑系统。该系统包括DNA切割酶，Cas9，结合到短RNA引导链上，该引导链被编程来结合一段特定的基因组序列，然后告诉Cas9该切割哪里。这种方法使得科学家能够通过简单地改变RNA引导链序列，靶向和删除任何一个基因。

当研究人员成功地证明，该系统可以在除了细菌之外的细胞工作后，麻省理工学院的生物工程副教授Jacquin Niles开始考虑用它来操纵恶性疟原虫。为了测试这种方法，他和他的同事们试图用CRISPR干扰两个基因，kahrp和EBA-175，先前有研究通过传统方法在疟疾中敲除过这两个基因。

Kahrp基因可编码一种蛋白质，当感染疟疾时，该蛋白导致红细胞的表面(通常情况下是光滑的)冒出许多疙瘩。Niles的研究团队利用CRISPR系统能够100%干扰疟原虫的这个基因，使得感染疟原虫的红细胞表面恢复光滑。

EBA-175能够编码与红细胞受体结合的蛋白，并帮助寄生虫进入细胞中。研究人员用CRISPR系统，在50%到80%的寄生虫中干扰了这个基因。“我们认为这是一个双赢，” Niles说。“与恶性疟原虫基因在过去所做的工作效率相比，甚至50%是相当可观的。”

对于这两个靶标，研究人员证明，他们可以插入荧光素酶的编码基因，这种蛋白质会发光，另外他们还关闭了现有的基因。

“使用CRISPR/ Cas9系统编辑疟原虫基因组的一般概念是显著的，因为我们已经在挣扎做这些遗传实验的技术问题，” 康奈尔大学的微生物学和免疫学教授Kirk Deitsch说。(没有参与这项研究)“现在，在CRISPR的基础上，我们可以在更短的时间内，大大提高修改基因的精度。”

现在，CRISPR技术已经在恶性疟原虫中进行验证，Niles预计，许多科学家将采用它用于寄生虫的遗传研究。这种工作可以揭示更多有关疟原虫如何侵入红细胞和在细胞内复制，这有可能会产生新的药物和疫苗的靶标。

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