近日，基础医学院肿瘤研究所荣知立教授团队、同济大学张振宁副教授团队和暨南大学周庆华教授团队在Nucleic Acids Research（2020年影响因子11.501）杂志上合作发表题为“MiniCAFE, a CRISPR/Cas9-based compact and potent transcriptional activator, elicits gene expression in vivo”的研究论文。我校2018级博士生张鑫、同济大学吕思涵和暨南大学罗振寰为共同第一作者，荣知立教授、张振宁副教授和周庆华教授为共同通讯作者。

CRISPR/Cas系统是细菌和古细菌适应性免疫系统的一部分，用以抵御噬菌体的感染，目前已经被开发成一种高效的基因组编辑工具，并在各种生物体中广泛应用。然而，CRISPR/Cas基因编辑系统诱导靶DNA双链断裂（DSBs）的同时，也可能引起的脱靶位点的突变，产生有害的影响，从而限制其在临床治疗中的应用。因此，CRISPR/Cas9系统也被重新编辑并应用于基因的激活，它可以在天然染色体环境内对特定靶点进行基因激活而不产生DSBs，是一种有潜力的治疗策略。目前，基于SpCas9已经开发多种基因激活系统，但是由于其原间隔子相邻基序（PAM）的限制、较高的脱靶效应、较大的体积、以及免疫原性等，使其在体内外的应用存在一些局限性。因此，仍需要开发不同类型的CRISPR激活系统，为在体内体外实现高效的基因激活提供新的可选择的方式。

CjCas9是目前发现的最小Cas9同源体，与SpCas9相比，它具有不同的PAM识别序列，以及较小体积（984个氨基酸，而SpCas9为1,368个氨基酸）。该研究将CjCas9与强效转录激活因子VPR结合，构建一系列转录激活系统。其中，dCjCas9-SunTag/VPR系统结合了SunTag的放大体系，可以强效的激活基因的表达；VPR-dCjCas9激活系统直接将dCjCas9与VPR进行融合，体积较小，可以利用AAV等常用载体进行包装运输；CjCas9-VPR系统可以正交性诱导基因的编辑和激活，利用22nt的gRNA介导基因的切割，利用15nt的gRNA激活基因的表达。通过对VPR-dCjCas9体系的缩减和优化，我们开发了miniCAFE/gRNA(F)系统。miniCAFE作为一种小而高效的转录激活效应器，可以在线虫、小鼠和人类细胞中激活基因的表达并诱导相应表型。它有望成为一种通用工具，在多种生物体中诱导转录。该研究成果为基因激活系统在体内外的应用提供了有力的补充，为人类疾病的治疗提供新的方案。

论文连接：http://dx.doi.org/10.1093/nar/gkab174

摘要图：基于CjCas9开发了三种转录激活系统SunTag-dCjCas9/VPR、VPR- dCjCas9和

VPR- CjCas9。同时，通过对VPR- dCjCas9进行缩减和优化，构建了MiniCAFE激活系统，

该系统可以在线虫、小鼠和人类细胞中激活基因表达并诱导相应表型。