為了和病毒或入侵核酸進行斗爭，細菌采用了多種防御機制。以CRISPR序列為核心的適應(yīng)性核酸免疫系統(tǒng)就是其中之一。在CRISPR和CRISPR相關(guān)蛋白（Cas）的幫助下，細菌可以在小RNA分子的引導下，靶標和沉默入侵者的遺傳信息。近年來，CRISPR系統(tǒng)已經(jīng)成為了炙手可熱的基因編輯工具，掀起了一股性的基因組編輯熱潮。

日前，加州大學的科學家們開發(fā)了一種CRISPR支架RNA（scRNA）。scRNA編碼了靶位點和調(diào)控功能，能同時實現(xiàn)對不同基因的激活和抑制。這項研究發(fā)表在zui近一期的Cell雜志上，文章的通訊作者是加州大學舊金山分校的齊磊（Lei S. Qi，音譯）和Wendell A. Lim。齊磊博士所在的研究組已經(jīng)在Cell、Nature Biotechnology、Nature Methods等雜志上接連發(fā)表了多篇CRISPR文章。

真核生物的細胞有著復雜的轉(zhuǎn)錄程序，特異性的調(diào)控復合體通過不同途徑調(diào)節(jié)著基因組的不同位點。研究人員根據(jù)這一原則，以 CRISPR為基礎(chǔ)設(shè)計了適用于酵母和人類細胞的人工轉(zhuǎn)錄程序。

CRISPR/Cas體系包括一個稱為Cas9的DNA剪切酶，和一段與目標DNA片段匹配的引導性短RNA（gRNA）。研究人員拓展了CRISPR的引導RNA，在上面加入了效應(yīng)蛋白的招募位點，建立了既編碼靶位點又編碼調(diào)控活性的支架RNA（scaffold RNA，scRNA）。

這種支架RNA可以用來設(shè)計多基因轉(zhuǎn)錄程序，在激活一些基因的同時抑制另一些基因。研究人員用這種方法，成功在酵母中重新定向了一個復雜的代謝通路。研究顯示，scRNA在哺乳動物和酵母細胞中均能有效發(fā)揮功能。此外，誘導dCas9蛋白的表達可以控制轉(zhuǎn)錄程序的執(zhí)行，成為整個體系的一個主要控制點。（延伸閱讀：張鋒Nature發(fā)表重要突破：用 CRISPR啟動基因）

這項研究為設(shè)計基因表達程序的研究者們提供了一個有力工具，該技術(shù)有著非常廣泛的應(yīng)用，比如改寫細胞命運或者設(shè)計代謝通路。多基因的組合性控制可以幫助人們靈活操縱細胞中的通路。