《BIOspektrum》：Gene anschalten statt umbauen: CRISPR aktiviert Zellprogramme ohne DNA-Eingriff
编辑推荐：
本文介绍了一项前沿技术：无需基因组编辑的CRISPRa dRNPs方法。研究人员为突破精确激活内源基因的技术瓶颈，探索了DNA-free CRISPRa核糖核蛋白(dRNPs)的应用。研究表明，该技术能实现瞬时、多路复用的基因激活，并能可控地调控细胞状态，这对于未来基础研究与潜在的应用转化具有重要意义。
在生命科学研究的工具箱里，CRISPR-Cas9系统以其“分子剪刀”般的基因编辑能力闻名于世。然而，很多时候，研究者们并不是想“剪掉”或“修改”基因，而是想精准地“打开”它。精确地激活细胞内的特定基因，是探索基因调控网络、理解细胞身份决定、乃至调控细胞命运（如将成体细胞重编程为干细胞）的核心挑战。长久以来，高效、特异且不改变基因组序列的基因激活技术是一个技术瓶颈。传统的过表达方法将基因“拷贝”到基因组外，无法模拟内源基因的真实调控环境；而一些早期的激活工具则可能存在脱靶或操作复杂的局限。那么，能否像使用遥控器一样，在不改变“电路板”（基因组DNA）的情况下，精准、可逆地“打开”细胞里的某些“开关”（基因）呢？
近期发表在《BIOspektrum》上的一项研究，为我们展示了一种名为DNA-free CRISPRa ribonucleo-proteins（dRNPs）的新策略，它就像一个非侵入式的“基因开关”，无需对DNA动刀，就能实现对内源基因的程序化激活。
研究人员主要应用了以下关键方法：1. CRISPRa（CRISPR激活）系统设计：利用失活Cas9（dCas9）与转录激活结构域（如VPR）融合，构建靶向特定基因启动子区的复合物。2. DNA-free核糖核蛋白（dRNPs）递送：将向导RNA（sgRNA）与dCas9-激活子融合蛋白在体外预组装成复合物，然后通过电转等方式直接递送至细胞，实现瞬时、无需DNA整合的操作。3. 多路复用激活：通过设计针对不同基因的sgRNA库，实现对多个基因的同时激活。
研究结果
DNA-free dRNPs实现高效且特异的内源基因激活
研究表明，将预组装的CRISPRa dRNPs递送到细胞内，能够有效激活目标内源基因的表达。与需要质粒转染的DNA依赖性方法相比，dRNPs方法避免了外源DNA整合到宿主基因组的风险，且作用具有瞬时性，为研究提供了更高的安全性和可控性。
技术允许可控且多路复用的转录调控
研究人员验证了该技术能够进行多路复用（multiplexed）基因激活，即同时靶向多个基因位点。通过对不同组合的基因进行程序化激活，他们能够引导细胞向特定的功能状态转变，例如调控与细胞分化或重编程相关的关键转录因子网络。这证明了该方法在精确操控复杂细胞表型方面的潜力。
为细胞重编程和疾病模型研究提供了新工具
该研究展示了利用CRISPRa dRNPs可控地调制（modulate）细胞状态的能力。例如，通过顺序激活特定的转录程序，可能实现更高效、更安全的细胞命运重编程。这为再生医学、疾病建模（如构建特定类型的神经元或心肌细胞）以及药物筛选提供了强大的新工具。
结论与讨论
本研究系统性地证实了DNA-free CRISPRa dRNPs作为一种强大工具，能够在无需永久性基因组编辑的前提下，实现对内源基因的高效、特异、可编程的激活。其“无DNA”的特性消除了基因整合的风险，而瞬时性则允许对细胞状态进行精细的时间控制。多路复用能力进一步拓展了其在研究复杂基因调控网络和合成生物学回路中的应用前景。
这项技术的重要意义在于，它架起了一座连接基础研究与未来转化应用的桥梁。在基础研究层面，它为在更接近生理条件的背景下研究基因功能、信号通路和细胞身份决定提供了理想工具。在应用层面，其安全可控的特性使其在基于细胞的疗法（如体外细胞重编程后移植）、精准医学和药物开发中展现出巨大的潜力。研究最后指出，虽然技术本身已显示出卓越的性能，但其在体内递送效率、长期效应以及在不同细胞类型中的普适性等方面，仍是未来需要探索和优化的方向，以充分发挥其“开启”细胞潜能的全部价值。
