迈向 CRISPR 2.0，下一代基因编辑技术方兴未艾

迈向CRISPR2.0，下一代基因编辑技术方兴未艾据科技日报，美国食品药品监督管理局（FDA）本月稍早时间宣布，批准CRISPR/Cas9基因编辑疗法Casgevy上市，用于治疗12岁及以上镰状细胞贫血病患者。这是FDA批准的首款CRISPR基因编辑疗法。而11月16日，Casgevy已在英国获批上市。美国初创公司PrimeMedicine首席执行官基思・戈特斯迪纳表示，CRISPR/Cas9被认为是CRISPR1.0，其开创了基因编辑新时代，但局限性也非常明显。目前已有一批CRISPR2.0新技术问世，能以比CRISPR1.0更精确、更通用的方式编辑DNA。荷兰鲁汶大学呼吸系统疾病和胸外科实验室肺病专家玛丽安娜・卡隆则表示，CRISPR1.0基因编辑疗法获批，为下一代基因编辑技术走上舞台中央奠定了基础。

新型基因编辑工具可将意外突变减少70%以上

新型基因编辑工具可将意外突变减少70%以上CRISPR是已经进入日常词汇的科学术语之一。这种基因编辑工具可以说是21世纪最大的发现之一，它彻底改变了遗传和非遗传疾病的研究和治疗。但与CRISPR技术相关的主要风险是"脱靶编辑"，即在基因组中目标位点以外的位置发生意外的、不必要的甚至是不利的改变。现在，莱斯大学的研究人员开发出了一种新的基于CRISPR技术的基因编辑工具，它更加精确，大大降低了发生脱靶编辑的可能性。"我们的团队着手开发一种改进版的基因编辑工具，它可以根据需要开启或关闭，从而提供无与伦比的安全性和准确性，"该研究的第一作者曾宏志说。"这种工具有可能纠正我们基因组中近一半的致病点突变。然而，目前的腺嘌呤碱基编辑器处于持续'开启'状态，这可能会在宿主基因组中进行所需的校正的同时，导致不必要的基因组变化。"DNA由两条相连的链组成，它们相互缠绕，形成一个类似扭曲梯子的双螺旋。梯子的"梯级"由碱基对组成，碱基对是两个互补的核苷酸碱基，通过氢键结合在一起：腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）配对，胞嘧啶（C）与鸟嘌呤（G）配对。碱基对突变也被称为"点突变"，是导致成千上万种疾病的罪魁祸首。传统的CRISPR使用腺嘌呤碱基编辑器(ABE)或胞嘧啶碱基编辑器(CBE)在所需位点上产生点突变。在这里，研究人员使用ABE并对其进行了修改。他们把ABE分成了两个独立的蛋白质，在加入西罗莫司分子之前，这两个蛋白质一直处于非活性状态。西罗莫司又称雷帕霉素，是一种具有抗肿瘤和免疫抑制特性的药物，用于防止器官移植中的排斥反应和治疗某些类型的癌症。"引入这种小分子后，腺嘌呤碱基编辑器的两个独立的非活性片段被粘合在一起，从而变得活跃起来，"Zeng说。"当人体代谢雷帕霉素时，这两个片段就会分离，使系统失去活性。"研究人员发现，除了比原始的、完整的ABE保持活性的时间更短之外，他们的新型分裂基因编辑工具还有其他好处。Zeng说："与完整的[碱基]编辑器相比，我们的版本减少了70%以上的脱靶编辑，并提高了靶上编辑的准确性。"他们通过靶向小鼠肝脏中的PCSK9基因测试了他们的方法。PCSK9基因制造一种有助于调节血液中胆固醇含量的蛋白质，因此对人类具有治疗意义。他们将雷帕霉素激活的分裂ABE打包到腺相关病毒（AAV）载体中，发现它能将基因上的单个A●T碱基对转换成G●C碱基对。这种转换特别有用，因为在与人类遗传疾病有关的单点突变中，G●C突变为A●T碱基对的突变几乎占50%。该研究的通讯作者高雪说："我们希望看到我们的分裂基因组编辑工具最终能以更高的精度应用于解决人类健康相关的问题，"。该研究发表在《自然通讯》（NatureCommunications）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385669.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385669.htm

特殊的细胞穿透肽为下一代基因编辑技术提供了可能

特殊的细胞穿透肽为下一代基因编辑技术提供了可能CRISPR是细菌免疫系统的一个组成部分，可以切割DNA；它被重新利用作为基因编辑工具。科学家们设计了一种引导RNA，以匹配他们想要编辑的基因，并将其附加到CRISPR相关蛋白（Cas）上。引导RNA将Cas引导到目标基因，在那里它就像"分子剪刀"一样，剪断麻烦的DNA。但尽管有这么多好处，该技术很难进入原生细胞，即直接从活体组织或器官中提取并在实验室中生长的细胞。T细胞是人体免疫系统的一部分，是初级细胞的例子。在发现一些病毒使用蛋白质片段--肽--进入细胞后，宾夕法尼亚大学的研究人员测试了他们是否可以使用这种方法将CRISPR基因编辑技术更有效地引入原生细胞。该研究的共同通讯作者ShelleyBerger说："目前让CRISPR-Cas系统进入细胞的方法，包括使用载体病毒和电脉冲，对于直接取自患者的细胞（称为原生细胞）来说，效率很低。这些方法通常也会杀死它们所使用的许多细胞，甚至会导致基因活动出现广泛的不必要的变化"。研究人员使用肽来引导CRISPR-Cas9和Cas12a分子穿过人类和小鼠原生细胞的外膜，并进入它们的细胞核，即细胞的大部分DNA所在的地方。他们发现，使用两种改性肽的组合，一种在艾滋病毒中发现，一种在流感病毒中发现，与CRISPR-Cas分子混合，具有接近100%的基因编辑效率，无毒且不会引起基因表达的变化。研究人员称他们的新方法为肽辅助基因组编辑，PAGE，他们说它可能在T细胞相关疗法中特别有用，如嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法，该疗法使用从病人身上提取的特别修改的免疫细胞来治疗血癌。该研究的另一位通讯作者E.JohnWherry说："这种新方法有可能成为工程细胞疗法的一项重要使能技术。"除了用于细胞和基因治疗外，PAGE还有广泛的应用。该研究的共同通讯作者JunweiShi说："肽辅助概念的简单性和力量表明，它有可能在未来被用于将其他基因组编辑蛋白，甚至是基于蛋白的药物送入原生细胞。"这项研究发表在《自然-生物技术》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357623.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357623.htm

科学家利用CRISPR工具识别导致肝癌的基因突变

科学家利用CRISPR工具识别导致肝癌的基因突变CSHL的科学家们在小鼠身上创造了两种肝脏肿瘤亚型，上面的图像。左边的图像显示了一种肝脏肿瘤亚型，它与人类肝癌的最常见形式--肝细胞癌有关。右边是一种与较罕见的肝癌有关的肿瘤亚型，主要发现于儿童，名为肝母细胞瘤。基因包含产生蛋白质所需的信息。拼接是一个过程，从基因编码的信息中复制的RNA信息在被用作制造特定蛋白质的蓝图之前被编辑。源自单一基因、功能高度相似但氨基酸序列不同的蛋白质被称为异构体。异构体的产生是身体对一个基因或蛋白质的特性进行模仿的方式。不同的异构体可以导致不同类型的癌症肿瘤的形成。这些肿瘤亚型很难在实验室中产生，因此难以研究。为了更好地了解异构体如何导致不同类型肝癌的产生，一项新的研究使用基因编辑工具CRISPR/Cas9来研究不同的异构体如何导致不同肿瘤亚型的发展。该研究的通讯作者SemirBeyaz说："每个人都认为癌症只是一种类型。但是有了不同的异构体，你最终会出现具有不同特征的癌症亚型。"研究人员使用CRISPR/Cas9锁定了小鼠基因CTNNB1的一个部分。CTNNB1基因提供了制造一种叫做β-catenin的蛋白质的指令，这种蛋白质参与调节和协调细胞间的粘附，并参与基因转录。以前的研究已经确定β-catenin是一种有效的致癌基因，这种基因可以将健康细胞转化为肿瘤细胞。CTNNB1基因的突变与广泛的癌症有关，包括肝癌和结肠癌。CTNNB1基因第3外显子的突变--外显子是编码蛋白质的DNA或RNA的一个部分--是参与肿瘤形成的基因转录的关键。在目前的研究中，研究人员希望确定β-catenin突变如何推动肝癌肿瘤亚型的发展，即肝细胞癌（HCC）和肝母细胞瘤（HB）。HCC是成人肝癌中最常见的类型，约占所有肝癌的90%，而HB是一种罕见的肝癌形式，常见于儿童。通常，CRISPR/Cas9技术被用来通过移除DNA序列的部分来抑制基因功能（功能丧失）。但在这里，研究人员首次将其用于功能增益研究，在小鼠中创造不同的致癌突变。以这种方式使用CRISPR/Cas9刺激了蛋白质的活性，因此也刺激了肿瘤的生长。通过对肿瘤亚型、HCC和HB进行基因测序，研究人员发现，CRISPR/Cas9诱导的β-catenin异构体推动了肝脏肿瘤亚型。Beyaz说："我们能够确定那些与不同癌症亚型相关的异构体。对我们来说，这是一个令人惊讶的发现"。为了证实这些异构体导致了突变，研究人员测试了他们是否能够在不使用CRISPR的情况下在小鼠中产生肝癌亚型。他们发现确实可以。该研究强调了在功能增益研究中使用CRISPR/Cas9的潜力，并创造了一种模拟某些肝脏肿瘤亚型的新方法。它还进一步证明了外显子3在肿瘤发展中的作用以及靶向外显子跳过的好处。外显子跳过是一种疗法，它使用突变特异性反义寡核苷酸（AON）--一种实验室制造的可以与特定RNA分子结合的DNA或RNA位点--来诱导RNA剪接，使细胞"跳过"有问题的或错位的外显子。研究人员希望他们的发现可能会指导未来对癌症的新治疗干预措施的研究。Beyaz说："最终，我们想做的是找到研究癌症生物学的最佳模型，以便我们能够找到治疗方法。"该研究发表在《病理学杂志》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354177.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1354177.htm

CRISPR 基因编辑疗法获美国 FDA 批准

CRISPR基因编辑疗法获美国FDA批准当地时间12月8日，美国食品药品监督管理局（FDA）在官网发布新闻稿称，批准福泰制药（VertexPharmaceuticals）和瑞士基因编辑公司CRISPRTherapeutics联合开发的CRISPR/Cas9基因编辑疗法Casgevy（exagamglogeneautotemcel，exa-cel）上市，用于治疗12岁及以上患有复发性血管闭塞危象的镰刀型细胞贫血病（SCD）患者。根据新闻稿，Casgevy是FDA批准的首款CRISPR基因编辑疗法。

新的CRISPR基因编辑系统可以批量“拖放”DNA 损伤更小成功率更高

新的CRISPR基因编辑系统可以批量“拖放”DNA损伤更小成功率更高在过去的几十年里，科学家们将这一系统调整为一个强大的基因工程工具。CRISPR系统由一种酶组成，通常是一种叫做Cas9的酶，它可以切割DNA，还有一个短的RNA序列，指导该系统在基因组的正确部分进行切割。这可以用来剪掉有问题的基因，如那些导致疾病的基因，并可以用其他更有益的基因来替代它们。问题是这一过程涉及破坏DNA的两条链，由于细胞可能很难按原定计划重新修补，从而导致非预期的改变和被编辑细胞的更高癌症风险。因此，麻省理工学院的研究人员着手开发一种新版本的工具，它对基因组更加温和。与现有CRISPR-Cas9的"剪切和粘贴"方法不同，该团队将这种新方法描述为更像一个"拖放"系统。PASTE，即"通过特定位点靶向元素的可编程添加"，仍然使用Cas9酶在引导RNA指定的位置切割DNA，但不同的是，新系统先切割一条链，"粘贴"后然后再切割另一条链，而不是同时切割两条链，这使其稳定性更佳。新基因的插入由称为丝氨酸整合酶的酶处理，这些酶被病毒用来感染细菌并将其DNA插入目标的基因组--具有讽刺意味的是，CRISPR的起源是细菌对这些确切攻击的防御。这些整合酶自然地寻找目标基因组中的特定序列，因此在PASTE系统进行温和切割后，它插入了整合酶正在寻找的小"着陆点"序列。最后，整合酶将其DNA有效载荷插入该部位的基因组中。在一系列测试中，该团队将PASTE系统用于人类肝脏细胞、T细胞和淋巴细胞，将13个不同的基因插入基因组的9个位置。其成功率高达60%，并且在插入部位产生的错误非常少。然而，在具有"人性化"肝脏的小鼠身上进行的试验只在大约2.5%的细胞中起作用。这种技术不仅更温和，而且可能更安全，但该团队表示，它能够一次插入大量的DNA--在测试中可以实现高达36000个碱基对的处理。这可能使它对替换有缺陷的基因特别有用，如那些导致囊性纤维化或亨廷顿氏病的基因。"这是一种可能针对这些真正难以治疗的疾病的新的遗传方式，"该研究的高级作者OmarAbudayyeh说。"我们想努力实现基因治疗在其最初成立时应该做的事情，那就是替换基因，而不仅仅是纠正个别突变。"虽然在改进PASTE之前还有很多工作要做，它可以被用于治疗这些疾病，但也不乏其他正在开发的CRISPR的温和变体。这包括CRISPR-Combo、MAGESTIC、RLR，以及使用噬菌体或跳跃基因的系统。这项新研究发表在《自然-生物技术》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333695.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333695.htm