曾珍，胡莹

    ·综述·

    CRISPR/Cas系统在抗菌治疗领域的研究进展

    曾珍，胡莹

    650101 昆明医科大学第二附属医院检验科

    抗生素能够有效控制细菌感染，但随着抗生素的滥用与细菌适应，细菌耐药性问题日益严重，已对全球公共卫生与环境安全构成重大威胁[1]。削弱细菌的耐药性，防止出现多重耐药以及耐药性传播已经成为急需解决的问题。此外，传统的抗生素一般都是广谱类抗生素，在对致病菌进行灭杀时也会对其他有益菌造成一定的损害，长期使用可能会导致菌群失调并加剧细菌耐药[2]。

    细菌在面对外源遗传物质(如噬菌体和质粒)的入侵时，会形成一个抵御这些外源遗传物质的免疫防御系统，即成簇的规律间隔的短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats，CRISPR)及关联基因(CRISPR associated，Cas)组成的 CRISPR/Cas 系统[3-4]。CRISPR/Cas 系统于 1987 年由 Ishino 等[5]在大肠埃希菌中首次发现。之后的研究表明，CRISPR/Cas 系统还分布于 40% 已测序细菌和 90% 已测序古细菌的基因组中[6-7]。目前，CRISPR/Cas 系统已经被开发成为一种新型的抗菌剂，它能通过靶向破坏目标基因(如抗生素耐药基因或毒力基因)，使细菌恢复对抗生素的敏感甚至直接致其死亡，同时限制有害基因在微生物间的转移和流行。此外，有研究已经证实，利用 CRISPR/Cas 系统可以从混合菌群中选择性地杀伤某种特定细菌，而不会对周围其他菌株产生影响，从而为“微生物组编辑”的探索应用开辟了一种新的思路和方法。

    1 CRISPR/Cas 系统结构及作用机制

    近年来，CRISPR/Cas 系统发展迅猛，除了基因编辑领域，在生物医学及药物开发等不同领域中也逐步得到应用[8]。目前，CRISPR/Cas 系统根据 Cas 蛋白作用机制的不同，被划分为 Type I、Type II 和 Type III 等 3 种不同的类型[9]，并且还可以进一步细分。其中，Type II 型 CRISPR/Cas 系统(CRISPR/Cas9 系统)具有结构简单、操作方便、特异性高等特点，是研究最为深入且应用最成熟的一种类别。Type II 型 CRISPR/Cas 系统的位点结构如图 1 所示，主要由 CRISPR 序列、上游的前导序列(Leader)和 Cas 基因三部分构成。其中，CRISPR 序列由多个短而高度保守的重复序列(21 ~ 48 bp)和多个长度相似的间隔序列(26 ~72 bp)组成 ......