用dCas9系统调节DNA甲基化状态

dCas9-Tet1-CD - 用于靶向DNA去甲基化的CRISPR Cas9系统

哺乳动物细胞中的靶向DNA甲基化主要发生在CpG二核苷酸序列内的胞嘧啶的第五个碳上。细胞发育，分化和肿瘤发生的一切都可以通过DNA甲基化来调节，高甲基化与癌症和神经疾病密切相关。能够容易地调节DNA甲基化的技术将为直接探测甲基化状态和基因表达之间的功能关系开辟道路，甚至导致开发用于对抗疾病的疗法。

由Xu等人设计，dCas9-Tet1-CD是能够以这种方式编辑表观基因组的新技术之一。该系统由与Tet1（Ten-eleven易位甲基胞嘧啶双加氧酶1）的催化结构域（CD）融合的dCas9组成，酶触发DNA去甲基化。伴随的sgRNA也可以被修饰为包括MS2二聚体，其另外与另外两个Tet1-CD模块融合。这种系统已证明能够以基因座特异性方式在基因阵列中产生转录增加，转染后4天观察到RANKL基因的最大活化。结合仔细的sgRNA设计和对不同成分含量的控制，dCas9-Tet1-CD系统及其随附的MS2-Tet1-CD系统能够在特定位置有效去甲基化，几乎没有脱靶效应，并且在不同的人体中和小鼠细胞系。

dCas9-Tet1-CD能够特异且轻松地靶向选择的基因，这将有助于科学家轻松设计基因启动子筛选，以探索DNA甲基化在特定基因组环境中调控基因表达的功能，并有许多潜在的临床应用可供选择。最近，dCas9-Tet1-CD系统与常规sgRNA组合也用于靶向和进行BRCA1启动子的表观遗传编辑，BRCA1是一种肿瘤抑制基因，其过度沉默通过高甲基化与非家族性乳腺癌和卵巢癌相关 。这种系统还可用于恢复对抗癌症和其他疾病所必需的其他肿瘤抑制基因的功能活性。