CRISPR/Cas技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)定向基因組編輯，快速生成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型用于研究人類遺傳疾病。德國(guó)科學(xué)家們利用外顯子測(cè)序和CRISPR/Cas基因組編輯，在短時(shí)間內(nèi)鑒定了一種人類肢體缺陷的致病突變。這項(xiàng)成果發(fā)表在一月十一日的Genome Research雜志上。

細(xì)菌一直在與病毒或入侵核酸進(jìn)行斗爭(zhēng)，為此它們演化出了多種防御機(jī)制，CRISPR/Cas適應(yīng)性免疫系統(tǒng)就是其中之一。規(guī)律成簇的間隔短回文重復(fù)CRISPR與內(nèi)切酶Cas9的組合，可以在引導(dǎo)RNA的指引下，靶標(biāo)并切割入侵者的遺傳物質(zhì)。

2012年研究者們利用這一特點(diǎn)，將CRISPR系統(tǒng)發(fā)展成了強(qiáng)大的基因組編輯工具。該系統(tǒng)使用簡(jiǎn)單而且擴(kuò)展性強(qiáng)，很快便成為了生物學(xué)領(lǐng)域的香餑餑。幾乎所有實(shí)驗(yàn)室都可以很方便的進(jìn)行CRISPR基因組編輯，你只需要在自己感興趣的細(xì)胞或生物中表達(dá)Cas9內(nèi)切酶和引導(dǎo)RNA（gRNA）。內(nèi)切酶Cas9會(huì)在gRNA的指導(dǎo)下引入位點(diǎn)特異性的雙鏈斷裂，然后細(xì)胞通過(guò)同源重組進(jìn)行修復(fù)，最終改寫基因組的特定位點(diǎn)。最近，人們也開(kāi)始用CRISPR-Cas9系統(tǒng)進(jìn)行基因調(diào)控，隨心所欲的開(kāi)/關(guān)基因。

研究人員在文章中描述的常染色體隱性疾病，發(fā)生在兩個(gè)不相關(guān)的家庭之中。這種疾病以裂足畸形（split-foot defect）、手指甲畸形和聽(tīng)力損失為特征。研究人員發(fā)現(xiàn)，發(fā)生這種疾病是因?yàn)橥蛔兏蓴_了蛋白激酶ZAK的SAM結(jié)構(gòu)域。

ZAK是MAPKKK家族的成員，此前人們并不知道它在四肢發(fā)育中起作用。研究顯示，小鼠發(fā)育中的四肢表達(dá)Zak，通過(guò)CRISPR/Cas敲除Zak會(huì)導(dǎo)致小鼠胚胎死亡。進(jìn)一步研究表明，刪除SAM結(jié)構(gòu)域會(huì)誘導(dǎo)與Trp63下調(diào)有關(guān)的復(fù)雜后肢缺陷，而Trp63是裂手/裂足畸形的已知致病基因。

這項(xiàng)研究為人們揭示了ZAK在哺乳動(dòng)物四肢發(fā)育中起到的關(guān)鍵性作用，還展示了CRISPR/Cas基因組編輯技術(shù)快速鑒定致病突變的強(qiáng)大能力。