10 月 5 日，知名华人学者张锋教授与他的团队在《自然》杂志上在线刊登了一篇论文，介绍了 CRISPR 系统的新应用——靶向哺乳动物细胞的 RNA。这一应用能特异性抑制哺乳动物细胞中的基因转录产物，效果与 2006 年的诺贝尔奖研究“RNA 干扰”并无明显区别。这一突破性的工具对基础科研有着重要意义。

说到 CRISPR，许多人脑中的第一反应是 CRISPR-Cas9 基因编辑系统。的确，CRISPR 技术改写了基因编辑的格局，但编辑 DNA 并不是它的全部作用。去年 8 月，张锋教授的课题组曾在《科学》上发文，指出一种叫做 Cas13a（当时被称为 C2c2）的蛋白与 CRISPR 进行组合，有望靶向 RNA。今年 4 月，张锋教授团队的另一篇《科学》文章则表明，利用切割 RNA 的特性，CRISPR-Cas13a 系统可以被改造成核酸检测工具，灵敏度可高达单分子！

研究人员们并没有就此停下脚步。Cas13a 对 RNA 的切割能力有望让它成为基因研究中的重要工具，而我们需要确认的，是它在哺乳动物细胞内有没有应用的潜力。为了检验这个想法，研究人员们开发了一种“报告基因”系统。它带有编码两种荧光蛋白的基因，其中一条基因的 RNA 能被 Cas13a 识别和破坏，另一条则不受影响。如果 Cas13a 当真能在哺乳动物细胞内切割 RNA，那么我们应该能预计，前一种荧光蛋白的含量会变低，而后一种荧光蛋白的含量不会出现明显变化。这正是研究人员所观察到的结果。

随后，研究人员们又探索了 CRISPR-Cas13a 系统对哺乳动物细胞内源基因的切割活性。他们选择了 3 条与癌症有关的基因 KRAS、CXCR4、以及 PPIB，并针对它们设计了 CRISPR-Cas13a 编辑系统。与外源的荧光蛋白一致，这 3 条内源基因的表达显著下降。换句话说，这个编辑系统对哺乳动物细胞的内源基因也同样有效。

更令人兴奋的是，研究人员还比较了 RNA 干扰在这三条基因上的抑制能力。RNA 干扰技术曾于 2006 年斩获诺贝尔生理学或医学奖，在基础生物学或医学研究中有着极为广泛的应用。而本项研究表明，RNA 干扰与 CRISPR-Cas13a 对这三条基因表达的抑制能力非常接近。换句话说，后者的抑制效果达到了诺贝尔奖研究的水平。

“RNA 干扰与 Cas13a 系统的效果很相似。在有些时候，Cas13a 的效果还要更好一些，”罗切斯特大学（University of Rochester）的 Mitchell O’Connell 教授对此赞誉有加：“在 CRISPR 技术诞生前，RNA 干扰一直是调控基因表达的‘圣杯’。但使用 Cas13a 的一个好处在于，它的特异性更好。另外，它也不是哺乳动物细胞内自然形成的系统，对转录后调控网络的干扰风险也更低。”

在验证了有效性之后，研究人员们同样验证了这套系统的安全性。先前，这支团队发现 Cas13a 在细菌体内被激活后，会化身为非特异性的 RNA 酶，疯狂地切开遇到的所有 RNA。这无疑是非常危险的。如果它在哺乳动物细胞内也陷入疯狂，就会破坏行使正常功能的 RNA。严重时，这甚至可能导致细胞死亡。这样一来，它的应用也就无从谈起了。

幸运的是，研究人员们的担忧并没有成为事实。Cas13a 蛋白来源于一种叫做 Leptotrichia wadei 的微生物。或许是哺乳动物与它的演化关系过于遥远，这些 Cas13a 蛋白在哺乳动物细胞内非常安分守己，只切开特异的 RNA，不影响其他 RNA。

“这是本项工作的最大惊喜，”该论文的共同第一作者 Omar Abudayyeh 说道：“我们没有在哺乳动物细胞或是植物细胞中检测到任何 Cas13a 的额外活性。”

在靶向哺乳动物细胞内的 RNA 外，研究人员们还进一步拓展了这一技术。首先，他们表明在水稻原生质体（移除细胞壁的水稻细胞）中，CRISPR-Cas13a 系统同样能靶向 RNA。这表明这款工具在植物中同样有效；其次，他们还开发了一种失去酶活的 Cas13a 蛋白。它能结合 RNA，但不会进行切割。研究人员们相信，在这些失活的 Cas13a 上添加荧光标记，就能追踪 RNA 在细胞内的移动，这也有着重要的应用价值。

自 CRISPR 技术诞生以来，张锋教授的实验室已经带给我们一个又一个惊喜。我们祝愿这名华人学者能走得更远，为科学带来更多 CRISPR 的应用。