CRISPR王者时代，RNAi跌落神坛？

风云

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低高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。




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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