CRISPR–Cas9 筛选揭示神经干细胞衰老的调节因子

发表在《自然》杂志上的文章，标题为“CRISPR–Cas9 screens reveal regulators of ageing in neural stem cells”。这篇文章讨论了通过CRISPR-Cas9基因编辑技术进行的筛选实验，这些实验揭示了调控神经干细胞衰老过程中的关键基因。

在成年哺乳动物的大脑中，存在几个神经干细胞（NSCs）区域，这些区域能够产生新生神经元，并能修复因中风或脑损伤而受损的组织。这些干细胞的活力随着年龄的增长而严重受损，这可能导致感觉和认知功能的缺陷。

研究人员通过CRISPR-Cas9基因组范围的筛选，系统地鉴定了能够促进老年小鼠神经干细胞激活的基因。他们开发了一个遗传筛选平台，用于在年轻和老年小鼠的原代神经干细胞培养物中进行全基因组CRISPR-Cas9敲除筛选。

研究发现：

• 老年小鼠的神经干细胞培养物与年轻小鼠相比，其激活能力下降。

通过这些筛选，研究人员发现了300多个基因，当这些基因被敲除时，能够促进老年神经干细胞的激活。这些基因包括与葡萄糖代谢、核糖核蛋白结构和原纤毛相关的基因，以及许多其他基因。这些基因在之前的研究中大多没有被识别为调控神经干细胞的基因，尤其是老年神经干细胞。

这项研究的意义在于，它不仅揭示了神经干细胞衰老的新机制，而且为开发可能恢复老年个体组织功能的基因操作提供了潜在的靶点。在大脑中，这些发现可能有助于识别对抗老年期间再生和认知能力下降的策略。

葡萄糖转运蛋白
该平台确定了 24 个可促进 NSC 活化和老年大脑中新神经元产生的基因敲除。值得注意的是，编码 GLUT4 葡萄糖转运蛋白的Slc2a4的敲除是改善老年 NSC 功能的顶级干预措施。

• 在衰老过程中，NSC 中的葡萄糖摄取会增加，而短暂的葡萄糖饥饿会恢复老年 NSC 的激活能力。
• 葡萄糖摄取的增加（高碳水摄入的增加摄入）可能导致 NSC 活化随年龄下降。

CRISPR-Cas9技术
CRISPR-Cas9技术是一种革命性的基因编辑工具，它允许科学家以极高的精确度对DNA序列进行添加、删除或替换。这项技术基于细菌的自然免疫系统，特别是一种名为Cas9的酶，它能够切割DNA。

CRISPR-Cas9技术使用一小段RNA（称为导向RNA或gRNA）来指导Cas9酶精确地定位到基因组中的特定位置。
一旦定位到目标DNA序列，Cas9酶就像一把分子剪刀一样，能够在特定的位置切割DNA双链。
DNA被切割后，细胞自身的DNA修复机制会被激活。
科学家可以利用这一点来插入新的DNA序列或删除现有的序列。

通过设计不同的导向RNA，科学家可以指导Cas9酶到基因组中几乎任何位置，这使得CRISPR-Cas9技术非常灵活。

尽管CRISPR-Cas9技术具有巨大的潜力，但它也引发了伦理问题，特别是在人类胚胎编辑和“设计婴儿”方面。