CRISPR王者时代,RNAi跌落神坛?

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发布日期:2020年08月06日
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CRISPR王者时代,RNAi跌落神坛?


CRISPR

shRNA vs gRNA:


RNAi技术在生物科研领域曾经风靡一时,特别是应用在标靶基因的筛选,未知功能的研究,抗病毒和肿瘤治疗等。然而,随着RNAi脱靶效应引起对蛋白激酶STK33的误判导致大量药研学者入坑的事实被揭露,RNAi技术备受质疑。此时,后起之秀CRISPR基因编辑技术随风而起,因其具有高特异性、低脱靶效应等特点被广泛的应用于基因筛选、功能研究、临床治疗等领域。CRISPR王者时代已到来,RNAi即将跌落神坛?下面我们将揭开这神秘的面纱。

RNAi和CRISPR有什么异同?该选那个?

比较两种技术,可看出CRISPR技术的优越性:

RNAiCRISPR/Cas9 KO
效果可逆转的基因敲低不可逆转的基因敲除
实验难易程度容易适中,但获得单克隆后可一直使用
脱靶效应脱靶效应极高
a)人工siRNA会与内源microRNA竞争蛋白,如RISC和dicer等,可能会影响microRNA的功能,进而影响其他基因的表达调控;
b)一条siRNA可能会降解数百条转录产物;
c)siRNA可能会与非靶mRNA的3’UTR相互作用,导致其降解。
特异性极高,脱靶效应低
抑制基因的效率
目标基因的种类仅限mRNA编码基因(转录本太短无法设计有效shRNA的除外)、胞质IncRNA、circRNA(效果不佳)范围广泛,编码基因、非编码基因、胞质IncRNA、核内IncRNA、circRNA均可
解读蛋白激酶STK33的误判事件,RNAi技术潜在的问题比想象中更可怕!

2009年,研究人员使用RNAi的方法鉴定出STK33是携带着一种已知的人癌细胞的活力所必需的基因。此后,它作为一种潜在的药物靶标吸引了制药行业的大量关注。但随后惊奇发现,STK33根本不是癌细胞所必需,这是RNAi的脱靶效应造成的误判。此类的例子还有很多,因此,在国际期刊上发布RNAi相关文章时,经常会被要求补充验证非脱靶效应造成实验结果的论证数据。

除了高脱靶以外,RNAi技术经常会碰到的如下难题:
· 目的蛋白表达水平下调不明显,甚至造成蛋白表达增加;
· 高转化率的转录本难以被干扰;
· 非编码基因难以被干扰。

当然,如果想要暂时抑制基因功能而不改变遗传密码,或者想要下调基因功能而非完全抑制时,应用RNAi技术还是可取的。但这种种迹象已经在显示着RNAi的王者陨落已悄然临近......

CRISPR在基因筛选及功能研究方面有着绝对的优势

Michael Bassik教授和Rene Bernards教授分别通过shRNA文库和CRISPR gRNA文库进行平行实验,证明使用gRNA文库筛选基因的效率和可靠性远比shRNA文库高。


除了打靶效率高、真阳性率高等优势外,CRISPR的脱靶效应很低。因为它的特异性取决于两个方面,一是gRNA和靶DNA之间的碱基配对,二是Cas9-gRNA复合体结合基因组上的PAM序列,只有gRNA靶位点序列与靶标DNA配对时,Cas9才能进行切割。两者相互制约,大大降低了脱靶风险。


从众多国际知名杂志近年发表的文章中可以看出,CRISPR取代RNAi为大势所趋。

当然,在某些情况下,CRISPR和RNAi可携手并进。对任何一种药物而言,实现对靶标100%的抑制是非常罕见的,因此Rene Bernards认为比较严谨和理想的实验思路是,在进行临床研究之前,利用CRISPR观察到一种表型时,利用shRNA进行验证。源井生物秉承一站式的服务理念,可为有需要的学者设计全套CRISPR gRNA和shRNA方案,我们拥有超过10年行业经验的技术团队,让您的研发之路如虎添翼。

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参考文献:
· Combined shRNA over CRISPR/cas9 as a methodology to detect of-target efects and a potential compensatory mechanism
· CRISPR knockout screening outperforms shRNA and CRISPRi in identifying essential genes
· Systematic comparison of CRISPR/Cas9 and RNAi screens for essential genes
· Choosing the Right Tool for the Job: RNAi, TALEN, or CRISPR


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