CRISPR的遗传筛选已帮助科学家鉴定了镰状细胞性贫血

癌症免疫疗法，肺癌转移及许多其他疾病的关键基因。但是，这些基因筛选的范围有限：它们只能编辑或靶向DNA。对于人类基因组的许多区域，靶向DNA可能无效，而其他生物(例如冠状病毒或流感之类的RNA病毒)也无法通过现有的DNA靶向CRISPR筛选完全靶向。

现在，在今天发表在《自然生物技术》上的科学界重要的新资源中，纽约基因组中心和纽约大学的内维尔·桑贾纳(Neville Sanjana)博士实验室的研究人员开发了一种新型的CRISPR筛选技术来靶向RNA。

研究人员利用了一种最近被表征的CRISPR酶Cas13，该酶靶向RNA而不是DNA。他们使用Cas13，设计了一个优化平台，用于在人类细胞中的RNA水平上大规模平行的基因筛选。可以使用这种筛选技术来了解RNA调节的许多方面，并确定非编码RNA的功能，非编码RNA是产生的但不编码蛋白质的RNA分子。

通过针对人类RNA转录物中成千上万个不同的位点，研究人员开发了一种基于机器学习的预测模型，以加快最有效的Cas13指导RNA的鉴定。研究人员可以通过交互式网站和开源工具箱使用这项新技术，以预测定制RNA靶标的指导RNA效率，并为所有人类蛋白质编码基因提供预先设计的指导RNA。

这项研究的资深作者Sanjana博士说：“我们预计靶向RNA的Cas13酶将对分子生物学和医学应用产生重大影响，但是对于高靶向效力的指导RNA设计知之甚少。”“我们打算通过深入而系统的研究来改变这一点，以开发出最有效的指南设计的关键原理和预测模型。”

Sanjana博士是纽约基因组中心的核心教员，纽约大学生物学助理教授，纽约大学医学院神经科学与生理学助理教授。

Cas13酶是VI型CRISPR(聚簇的规则间隔的短回文重复序列)酶，最近被鉴定为具有核酸酶活性的可编程RNA引导，RNA靶向蛋白，可在不改变基因组的情况下实现靶基因敲低。该特性使Cas13成为潜在影响基因表达而不会永久改变基因组序列的重要疗法。

Evnin Family博士Tom Maniatis表示：“这是我们在纽约基因组中心培育和开发的技术创新。SanjanaLab的最新CRISPR技术对推动基因组学和精密医学领域具有令人兴奋的意义。”纽约基因组中心科学总监兼首席执行官。

这项研究的第一作者，博士后科学家Hans-Hermann Wessels和博士生AlejandroMéndez-Mancilla开发了一套基于Cas13的新工具，并在哺乳动物细胞中进行了转录平铺和排列筛选。研究人员总共收集了超过24,000个RNA靶向指南的信息。

Wessels博士说：“我们在许多不同的转录本上平铺了指导RNA，包括几个人类基因，我们可以通过抗体染色和流式细胞术轻松测量转录本的敲除。”“一直以来，我们发现了一些有趣的生物学见解，这些见解可能会扩大靶向RNA的Cas13酶的应用。”例如，研究小组的发现包括有关指导RNA的哪些区域对于识别靶RNA更为重要的见解。他们使用成千上万个与它们的靶RNA具有1、2或3个单字母错配的引导RNA，他们确定了一个关键的“种子”区域，该区域对CRISPR引导与靶之间的错配非常敏感。这一发现将有助于科学家设计指导性RNA，以避免意外目标RNA上的脱靶活性。