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腾讯登录盘点：基因编辑技术的最新应用
| 导读 | 4月，美国批准了首个CRISPR/Cas9技术的专利申请。11月，美国加州大学伯克利分校的杜德纳(Doudna)和德国亥姆霍兹传染研究中心的卡彭特(Charpentier)因在CRISPR研究方面做出了突出的贡献而获得了今年的科学突破奖。那么CRISPR/Cas9技术究竟是什么?这个科学家一直追捧的“明星”在我们的生活中又有哪些应用？ |
2014年10月29日，Nature杂志上发布了一篇“Promoterless gene targeting without nucleases ameliorates haemophilia B in mice”的研究论文，文章中提到一种CRISPR的基因组编辑新技术。自此，CRISPR/Cas9基因编辑技术以“风暴”般的速度席卷了整个生物医学研究领域，并揭开了基因编辑CRISPR的新篇章。
4月，美国批准了首个CRISPR/Cas9技术的专利申请。11月，美国加州大学伯克利分校的杜德纳(Doudna)和德国亥姆霍兹传染研究中心的卡彭特(Charpentier)因在CRISPR研究方面做出了突出的贡献而获得了今年的科学突破奖。那么CRISPR/Cas9技术究竟是什么?这个科学家一直追捧的“明星”在我们的生活中又有哪些应用？
基因编辑技术：
基因编辑是近年来发展起来的可以对基因组完成精确修饰的一种技术，可完成基因定点InDel突变、敲入、多位点同时突变和小片段的删失等，可在基因组水平上进行精确的基因编辑。在科研领域，该技术可以快速构建模式动物，节约大量科研时间和经费；在农业领域，该技术可以人为改造基因序列，使之符合人们的要求，如改良水稻等粮食作物；在医辽领域，基因编辑技术可以更加准确、深入地了解疾病发病机理和探究基因功能，可以改造人的基因，达到基因治疗的目的等。
基因编辑技术在我们生活中的应用：
1. Nature：CRISPR技术再创记录，批量编辑60个猪胚胎
近日，哈佛大学医学院遗传学大牛George Church利用现在火热的CRISPR技术刷新了基因编辑的记录。在10月5日美国国家科学院召开的一次人类基因编辑会议上， 研究人员报告称，他们利用CRISPR技术改造了猪胚胎中的60多个基因，这相比以往在其他动物中的基因编辑数量提高了10倍。
Church的团队还在另一组猪胚胎中修饰了超过20个基因，其中一些基因编码的蛋白位于猪细胞表面，能够触发人体免疫反应或血液凝固。由于研究结果暂未发表，Church拒绝透露确切的基因名称。不过，最终用于器官移植的猪既需要这些基因编辑，也需要删除PERV。慕尼黑大学的教授Bruno Reichart说：“创造出一个高质量的转基因猪真的就像中彩票一样。”一方面，插入人类基因极具挑战；另一方面，保证它们发挥正常的功能也很难。然而，值得庆幸的是，随着基因编辑技术的不断升级，研究人员或有望为器官移植领域创造出合适的非人类器官供体。
2. Nature：中国首次将基因编辑宠物小猪投入市场
划时代的基因编辑技术产生了意想不到的副产品-中国华大基因组研究所的一种基因改造小猪很快将会有小宝宝出生。据说他们首次创造这一转基因小猪的目的是用于人类疾病模型的建立。他们对一种名叫BAMA的小猪进行了遗传改造。9月23日，BGI对外公告准备开始出售这一转基因小猪产品。此种转基因小猪成熟时体重约15公斤，相当于中等体型的狗。在对外的宣传中，他们为小猪标价10000元人民币，相当于1600美元。
然而基因编辑技术并不能解决小猪的其它一些问题，例如如果动物们长期被锁在小房间里，失去了日常的活动之后，将会变得十分抑郁。另外，通过选择性筛选加以近交繁殖，将会使小猪产生一些遗传病，这是不可避免的。
一些研究者认为下一步可以将这一技术施加于狗或猫，科学家与伦理学家都认为这一改造与普通的繁殖培育并无太大差异，只不过变得更加快捷。有的研究者则持反对意见。
3. 基因编辑绒山羊3~5年内有望推广
由西北农林科技大学陈玉林教授团队于榆林学院屈雷教授团队联合南京黄行许教授团队，在绒山羊基因工程育种方面取得了突破行进展，获得19只活体基因编辑的陕北白绒山羊羔羊（10只公羔，9只母羔，形成目前国内外最大的基因编辑绒山羊种群。
传统的绒山羊需要12个月才能长到35公斤，而经过基因编辑的山羊我们预期6个多月就可长到了35公斤，喂食时间缩短一半以上。”屈雷教授说，目前这些羔羊已经生长了5个多月，经过严格测定，在生产性能方面达到了预期的效果，其中基因编辑公羔羊平均体重已经达到35公斤以上，最大的达41公斤，此外，部分基因编辑羔羊最快每日增重可达300克以上，而传统绒山羊每天增长150克，绒毛也比传统绒山羊长不少。
4. Sci Rep：CRISPR提供新型乙肝治疗策略
近日，来自德国Heinrich Pette研究所、University Medical Center Eppendorf和German Center for Infection Research (DZIF)等处的研究人员，在Nature子刊《Scientific Reports》发表的一项研究中，在HBV基因组的S和X区中确定了交叉基因型保守的HBV序列，可被Cas9切口酶靶定进行特异性和有效的切割。这种方法不仅能破坏记者细胞系中的游离cccDNA和染色体整合HBV靶位点，而且也能破坏慢性感染和新感染肝癌细胞株中的HBV复制。这些数据表明，可以使用CRISPR/Cas9切口酶，作为HBV感染的新型治疗策略。
5. NEJM：CRISPR基因组编辑可以逆转肥胖
肥胖症是二十一世纪人类健康面临的最大挑战之一，会引发心血管疾病、二型糖尿病、癌症等致命疾病。MIT和哈佛医学院的研究团队发现了一个控制人体代谢的重要通路，操纵这一通路可以改变脂肪细胞的功能。这项研究发表在顶级医学期刊《新英格兰医学》上，为人们提供了一条预防和治愈肥胖的新途径。
目前研究人员已经在人类细胞和小鼠中，通过操纵上述新通路逆转了肥胖。研究表明，调控IRX3或IRX5的表达可以改变脂肪细胞的功能，从储存能量的白色脂肪变为燃烧能量的米色脂肪。抑制小鼠脂肪细胞里的IRX3会显著影响整体的能量平衡，减轻体重和减少脂肪，使小鼠完全抵抗高脂饮食。“这一通路为治疗肥胖症带来了新的希望”Kellis说。
6. PNAS：免疫细胞基因编辑给癌症和艾滋病带来希望
通过Cas9改造后，有大约40%的细胞CXCR4蛋白表达下调。使用深度测序的方法分析这些细胞的基因组发现，他们的Cas9改造实现了20%的基因编辑效率。即使用50pmol和100pmol的同源定向修复模板（HDR），分别可以到达22%和18%的细胞被成功改造并蛋白表达下降。这表明了这个系统可以很高效完成针对T淋巴细胞的基因组改造（基因敲除和基因嵌入）。针对改造成功和未成功改造的T淋巴细胞，使用针对低CXCR4表达量的特性选出那些基因编辑过的细胞。富集之后的细胞，通过某些处理，再重新导入人体，可能可以作为抗肿瘤或者艾滋病的新的免疫治疗方法。
这个研究的作者们认为，在更加严谨地完成基因改造和充分考虑安全性之后，就可以很快用于临床的实验，因此在治疗癌症、艾滋病和自身免疫病等领域将会有着非常光明的前景。
7. 基因编辑在植物中的应用如火如荼
美国乔治亚大学(UGA)的研究人员首次利用称为CRISPR/Cas的基因编辑工具，修改一个树种的基因组。他们的这项研究，最近发表在植物学国际知名期刊《New Phytologist》，为更快速和更可靠的植物基因编辑，打开了大门。
CRISPR-Cas技术尤其是CRISPR-Cas9作为基因编辑的核心技术，复杂的功能机制以及其能够轻松对任何有机体的遗传进行编辑，在基因工程领域和生物领域具有巨大的应用潜力。（转化医学网360zhyx.com）
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