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解读近期基因编辑领域重要研究成果!

近日,中国科学家贺建奎声称世界上首批经过基因编辑的婴儿-一对双胞胎女性婴儿-在11月出生。他利用一种强大的基因编辑工具CRISPR-Cas9对这对双胞胎的一个基因进行修改,使得她们出生后就能够天然地抵抗HIV感染。这也是世界首例免疫艾滋病基因编辑婴儿。这条消息瞬间在国内外网站上迅速发酵,引发千层浪,有部分科学家支持贺建奎的研究,但是更多的是质疑,甚至是谴责。

我们都知道,如今基因编辑技术能够帮助有效治疗很多种疾病,然而由于其存在脱靶概率,因此该技术也存在一定的弊端,那么近期科学家们在基因编辑领域取得了哪些研究成果呢?本文中,小编就对相关重要研究成果进行整理,分享给大家!

解读近期基因编辑领域重要研究成果!

【1】Nat Med:人类机体真的对CRISPR-Cas9基因编辑工具存在免疫力吗?

doi:10.1038/s41591-018-0204-6

如今CRISPR-Cas9基因编辑系统在基因治疗领域产生了激动人心的成果,这就激发了科学家们利用该工具治疗人类遗传性疾病的新希望,近日,一项刊登在国际杂志Nature Medicine上的研究报告中,来自德国的科学家们通过研究人类机体对CRISPR-Cas9的免疫反应,结果发现,人类机体能对Cas9蛋白产生较为广泛的免疫力,如今研究人员正在开发多种创新性策略来确保CRISPR-Cas9基因编辑系统能在一系列临床应用中安全使用。

这项研究中,研究人员分析了CRISPR-Cas9所带来的潜在益处和潜在风险。CRISPR-Cas9是一种新型的分子基因编辑工具,其能帮助科学家们对人类机体、动物和植物机体的DNA进行特异性的改变,该技术类似于一种特殊的分子剪刀,其能帮助科学家们切割、沉默或移除特异性的DNA序列,该工具能在体内或体外用于对细胞进行修饰,或者被直接运输到机体中来直接修饰特异性的靶向细胞,如今研究人员已经在动物模型中证明了这种基因编辑工具的有效性和可用性。

【2】Nature子刊:利用经过CRISPR基因编辑的皮肤贴片阻止可卡因过量吸食

doi:10.1038/s41551-018-0293-z

有尼古丁贴片(nicotine patch)来帮助戒烟,随后还有这个:皮肤贴片,经基因改造后产生一种消化可卡因的酶,并且当被移植到小鼠身上时,它们让这些小鼠抵抗致死剂量的可卡因。在一项新的针对这种皮肤贴片策略的研究,来自美国芝加哥大学的研究人员希望这可能有朝一日能够导致一种治疗人类成瘾和阻止可卡因过量吸食的方法。相关研究结果于2018年9月17日在线发表在Nature Biomedical Engineering期刊上。

Wu说,“可卡因成瘾是非常常见的. . .但是目前还没有任何治疗方法来阻止成瘾行为或[治疗]可卡因过量吸食—毕竟没有获得美国食品药品管理局(FDA)批准的药物。”

Wu团队之前曾使用CRISPR基因编辑技术,用表达胰岛素的细胞为糖尿病小鼠制造出一种皮肤贴片,他想知道这种策略是否也适用于可卡因成瘾。根据一项调查,90多万美国人滥用这种药物。因此,Wu与Xu合作开展实验。

解读近期基因编辑领域重要研究成果!

【3】Science:重大进展!利用CRISPR基因编辑技术成功地恢复杜兴氏肌肉萎缩症狗模型中的抗肌萎缩蛋白表达

doi:10.1126/science.aau1549

杜兴氏肌肉萎缩症(Duchenne muscular dystrophy, DMD,也译为杜兴氏肌肉营养不良症)是儿童中的一种最常见的致命性遗传疾病。DMD在男孩中的发病率为1/5000。它导致肌肉和心脏衰竭,并导致在30岁出头时过早死亡。当患者的肌肉退化时,他们被迫坐在轮椅上,而且当他们的横膈膜减弱时,他们最终依赖呼吸器进行呼吸。尽管科学家们几十年来已知抗肌萎缩蛋白(dystrophin)编码基因发生让这种蛋白不能表达的突变导致这种疾病,但是迄今为止还没有一种有效的治疗方法存在着。

在一项新的研究中,来自美国德克萨斯大学西南医学中心、Exonics治疗公司(Exonics Therapeutics)和英国皇家兽医学院的研究人员首次在4只携带着在DMD患者最常见的突变的狗中利用CRISPR基因编辑技术阻止DMD进展。他们记录了这些DMD狗模型中的肌纤维取得前所未有的改善。

【4】Nature:对人胚胎进行CRISPR/Cas9基因编辑会导致大片段DNA缺失

doi:10.1038/s41586-018-0380-z

在一项新的研究中,来自澳大利亚阿德莱德大学、南澳大利亚健康与医学研究所、拉筹伯大学、新加坡-麻省理工技术研究联盟和美国天普大学的研究人员发现了实现胚胎基因编辑潜在益处的一个重大障碍。相关研究结果发表在2018年8月9日的Nature期刊上。

Thomas说,他们的研究为那项北美研究中实现的基因校正提供了另一种解释:这种基因编辑技术并没有修复小错误,而是产生了更大的错误。

Thomas说,“基因编辑技术仍然是相对较新的,而且这个研究领域的一部分包括了解这些缺陷,这最终将让我们能够为遗传疾病开发出最为安全的疗法。” Thomas和论文第一作者Fatwa Adikusuma博士利用临床前动物模型重现了那项北美研究。澳大利亚有严格的立法来限制对人类胚胎进行基因编辑。

解读近期基因编辑领域重要研究成果!

【5】Mol Cell:新研究让CRISPR基因编辑更加安全和更加精确

doi:10.1016/j.molcel.2018.06.043

近年来最重要的科学进步包括利用一种快速的负担得起的CRISPR技术发现和开发对生物进行基因改造的新方法。如今,在一项新的研究中,来自美国德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员表示他们对这种技术进行简单地改进,这将导致它更准确地和更安全地进行基因编辑,从而为足以安全地在人体中进行基因编辑打开大门。

这些研究人员发现确凿的证据表明作为当前用于CRISPR基因编辑的最受欢迎的酶,也是第一个被发现的CRISPR蛋白,Cas9在基因编辑效率和精确度上低于一种较少使用的被称作Cas12a(之前被称作Cpf1)的CRISPR蛋白。相关研究结果于2018年8月2日在线发表在Molecular Cell期刊上。

【6】JACS:开发出一种新型基因编辑工具-RIBOTAC

doi:10.1021/jacs.8b01233

随着科学家们深入了解哪些基因可以促进疾病产生,他们正在追求解答下一个合乎逻辑的问题:能够开发出基因编辑技术来治疗甚至治愈这些疾病吗?大部分研究工作都集中在开发诸如CRISPR/Cas9(一种基于蛋白的基因编辑系统)之类的技术。

在一项新的研究中,美国斯克里普斯研究所化学系的Matthew D. Disney博士及其团队采取了一种不同的方法,开发出一种基于小分子的工具,这种方法作用于RNA上,从而选择性地剔除某些基因产物。这就进一步证实RNA确实是开发药物的一种可行的靶标。

Disney团队开发出的这种剔除工具为开发作为药丸加以服用来校正遗传疾病—通过破坏有毒的基因产物和化学控制身体的防御机制—的药物提供了可能。相关研究结果于2018年5月24日在线发表在Journal of the American Chemical Society期刊上。

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【7】Nat Biotechnol:科学家成功利用基因编辑技术降低猕猴体内有害胆固醇的水平 有望进入人类临床试验

doi:10.1038/nbt.4182

日前,一项刊登在国际杂志Nature Biotechnology上的研究报告中,来自宾夕法尼亚大学Perelman医学院的研究人员通过对猕猴进行研究发现,利用基因编辑使其机体中名为PCSK9的蛋白失活或许能够有效降低猕猴机体的胆固醇水平,这项研究中研究人员首次利用基因编辑技术对大型动物模型进行研究发现了与临床疾病相关的基因表达水平的降低,基于本文研究结果,后期研究人员或许有望开发出新型疗法治疗对PCSK9抑制剂并不会耐受的心脏病患者,同时这种药物/疗法也能用来抵御机体的高胆固醇水平。

正常情况下,PCSK9蛋白能够抑制受体对肝脏中过量的有害胆固醇进行移除,在临床中,抑制PCSK9的水平就能够降低人类机体中有害胆固醇的水平。然而,某些高胆固醇血症患者却不耐受这些药物,这就提示,基因编辑或许能作为一种治疗高胆固醇血症患者的手段。研究者Lili Wang博士说道,大部分患者都会反复注射PCSK9抗体来治疗疾病,这项研究中我们发现,利用基因编辑技术就能够让那些对抑制药物不耐受的患者不再需要这种疗法进行治疗了。

【8】Sci Rep:科学家利用基因编辑技术治疗艾滋病

doi:10.1038/s41598-018-26190-1

CRISPR/Cas9系统为编辑HIV-1病毒基因组提供了一种新的有潜力的工具,近日来自日本神户大学医学院感染疾病中心及健康科学研究生院国际卫生系的研究人员设计了一种RNA引导的CRISPR/Cas9以靶向HIV-1调节基因tat和rev,其中的引导RNAs(gRNA)都基于CRISPR的特异性设计,其靶向的序列在6种主要的HIV-1亚型中都保守存在。

在共转染前每个gRNA都被克隆进CRISPRv2慢病毒中,从而创造了慢病毒载体并将之转导进入细胞。和没有转染以及转染空载体的细胞相比,CRISPR/Cas9转染稳定表达Tat和Rev的293?T和HeLa细胞后,细胞中的这两个基因表达都被成功的抑制。

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【9】Nat Genet:科学家改进基因编辑技术CRISPR 有望加速细胞基因组的编辑

doi:10.1038/s41588-018-0087-y

CRISPR作为一种强大的基因编辑工具,其能够帮助科学家们以惊人的精确度对DNA进行修剪,但追踪这些改变对基因功能的影响常常比较耗时,研究人员当前仅能一次对一种编辑进行分析,而这个过程需要花费数周时间。

近日,一项刊登在国际杂志Nature Genetics上的研究报告中,来自加州大学洛杉矶分校的科学家们通过对CRISPR技术进行改进,实现了一次对数以万计的基因编辑的结果进行监测的目的,同时相关研究还能改善科学家们鉴别遗传性改变的能力,这些遗传学改变常会对细胞产生损伤并且诱发疾病。

研究者Leonid Kruglyak表示,很多年来科学家们一直使用CRISPR对多个基因进行切割,目前他们仍然缺少CRISPR方法来同时对多个基因进行编辑,我们实验室就首次开发出了一种大规模技术,能够在结构类似于人类细胞的细胞中实现这一目的。此前研究人员在细菌细胞中进行了平行编辑,CRISPR能够与剪刀样蛋白Cas9相结合,Cas9作为引导分子能将CRISPR引入精确的位点,一旦到达目的地,Cas9就开始修建DNA使得靶基因失活,随后研究人员就会插入新的DNA片段并对基因序列进行编辑,同时还会修补Cas9造成的缺口。

【10】PLoS Pathog:基因编辑的干细胞有望消除HIV

doi:10.1371/journal.ppat.1006956

使用基因编辑的骨髓干细胞可以显著降低感染猴/人免疫缺陷病毒(SHIV)的猪尾猕猴休眠的“病毒水库”的大小,来自福瑞德哈金森肿瘤研究中心的Christopher Peterson及其同事在《PLOS Pathogens》上发表了这项最新研究。

2007年,HIV阳性的Timothy Brown接受了骨髓干细胞移植以治疗白血病。而这个过程却意外地清除了他体内的HIV,可能是由于供体细胞的CCR5基因发生突变,使他对HIV产生了抗性。但是要找到携带CCR5突变的供体是很困难的,同时这种移植对于健康的HIV阳性患者而言是非常危险的,因为供体细胞有可能攻击自身细胞。(生物谷Bioon.com)

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