2015年12月1-3日，在華盛頓特區召開(kāi)了一次大型國際會(huì )議，人類(lèi)基因組編輯的倫理學(xué)將會(huì )再次成為召開(kāi)的一個(gè)的主題。這次峰會(huì )將由美國國家科學(xué)院、美國國家醫學(xué)科學(xué)院、中國科學(xué)院和英國皇家學(xué)會(huì )聯(lián)合組織，這次會(huì )議中各國研究人員還將對人類(lèi)的基因組編輯的眾多問(wèn)題進(jìn)行討論；那么在即將過(guò)去的2015年里，基因編輯領(lǐng)域有哪些亮點(diǎn)研究呢？請看2015年基因編輯領(lǐng)域研究TOP10.

　　【1】GenomeBiol：改進(jìn)版CRISPR/Cas系統可對基因組進(jìn)行高效編輯

　　利用CRISPR/Cas系統進(jìn)行基因組編輯可以對小鼠受精卵中的小鼠基因組進(jìn)行直接地修飾，從而開(kāi)發(fā)出高效、快速、一步法產(chǎn)生，且不攜帶胚胎干細胞的基因敲除小鼠，相比有針對性地進(jìn)行靶向基因剔除，即進(jìn)行靶向基因插入的技術(shù)而言，這種利用CRISPR/Cas系統介導的基因組編輯技術(shù)目前而言仍然是一項比較艱巨的任務(wù)。

　　近日，來(lái)自東京醫科牙科大學(xué)的研究人員在國際雜志GenomeBiology上刊登了其最新的研究成果，他們通過(guò)開(kāi)發(fā)一種高效的CRISPR/Cas系統克服了當前的研究障礙，這種技術(shù)可以實(shí)現較長(cháng)基因盒的靶向插入，包括在受精卵中以高達50%的效率將增強綠色熒光蛋白插入到小鼠的基因組中。

　　文章中，研究人員再現了CRISPR/Cas系統的天然狀態(tài)，其包括三種組分：Cas9蛋白、CRISPRRNA（crRNA）以及反義激活crRNA，這種新型系統取代了常見(jiàn)的利用兩種組分的系統，即Cas9mRNA和單一導向RNA（sgRNA）；這種改進(jìn)的CRISPR/Cas系統可以提供便利高效的基因修飾，同時(shí)也可以成功傳遞給后代。

　　【2】Nature：進(jìn)化中的CRISPR技術(shù)又有新突破

　　來(lái)自哈佛醫學(xué)院和麻省總醫院的研究者們在最新一期Nature雜志上發(fā)表了他們新改進(jìn)的CRISPR-Cas9技術(shù)，識別序列的范圍更大，識別也更為精準。文章第一作者BenjaminKleinstiver介紹說(shuō)新技術(shù)里的Cas9變種可以識別那些野生型Cas9無(wú)法修飾的人類(lèi)和斑馬魚(yú)基因的位點(diǎn)，這使得CRISPR技術(shù)在多變的基因組里識別范圍大大增加。

　　CRISPR-Cas9核酸酶由Cas9蛋白和20個(gè)核苷酸長(cháng)的RNA分子組成。Cas9蛋白負責切斷DNA雙鏈，RNA分子用于識別目標序列，不過(guò)在目標序列旁邊還要有可以被Cas9識別的protospaceradjacentmotif(PAM)才能讓酶發(fā)揮作用。實(shí)驗室里通常使用的SpCas9來(lái)自于細菌Streptococcuspyogenes，它所需要的PAM序列一般為NGG形式，這在某種程度上限制了Cas9使用的范圍。

　　【3】張鋒Science重大突破：攻克CRISPR-Cas9基因組編輯的主要障礙

　　來(lái)自麻省理工學(xué)院-哈佛醫學(xué)院Broad研究所和麻省理工學(xué)院McGovern腦研究所的研究人員，設計改造了革命性的CRISPR-Cas9基因編輯系統，大大減少了“脫靶”編輯錯誤。這一完善的技術(shù)解決了使用基因組編輯時(shí)面對的一個(gè)主要技術(shù)問(wèn)題。

　　CRISPR-Cas9系統是通過(guò)對細胞的DNA進(jìn)行精確地靶向修飾來(lái)發(fā)揮作用。借助于與靶位點(diǎn)序列相匹配的一段短RNA分子，Cas9蛋白可改變指定位點(diǎn)的DNA。盡管Cas9能夠高度有效地切割它的靶位點(diǎn)，這一系統有一個(gè)主要的缺點(diǎn)：就是一旦進(jìn)入到細胞中，它可以結合并切割額外的非目標位點(diǎn)。這有可能會(huì )造成意外的編輯，完全改變基因表達或是敲除掉某一基因，導致癌癥形成或其他的問(wèn)題出現。

　　在發(fā)表于《科學(xué)》(science)雜志上的一篇新研究論文中，張鋒（FengZhang）和同事們報告稱(chēng)，在構成化膿性鏈球菌Cas9酶的約1，400個(gè)氨基酸中，他們通過(guò)改變3個(gè)氨基酸將“脫靶編輯”顯著(zhù)減少至無(wú)法檢測到的水平。

　　【4】Nature：基因編輯引起軒然大波

　　坊間傳聞，已經(jīng)有人用精確的基因編輯技術(shù)改寫(xiě)了人類(lèi)胚胎的DNA。為此，美國再生醫學(xué)聯(lián)盟的主席EdwardLanphier聯(lián)合四位學(xué)者在三月十二日的Nature雜志上發(fā)表評論文章，號召研究者們暫時(shí)不要對人類(lèi)生殖細胞進(jìn)行基因編輯。因為用現有技術(shù)對人類(lèi)胚胎進(jìn)行基因編輯，可能對后代產(chǎn)生無(wú)法預測的后果。

　　“這樣的技術(shù)可能被利用，進(jìn)行非治療性的基因編輯。我們擔心這樣的倫理問(wèn)題會(huì )引起公眾抗議，影響基因編輯技術(shù)在醫療領(lǐng)域的美好前景，”Lanphier等人指出?；蚓庉嫾夹g(shù)的先驅FyodorUrnov也是這篇文章的作者之一。

　　現在有許多研究團隊正在嘗試用基因編輯工具（尤其是CRISPR）治療人類(lèi)的基因缺陷（比如校正白細胞）。他們擔心，用基因編輯制造“設計嬰兒”會(huì )使這一技術(shù)遭到全方位的抵制。

　　【5】我國科學(xué)家基因編輯人類(lèi)胚胎引爭議

　　2015年4月24日訊/生物谷BIOON/--最近科學(xué)界一直傳言有人正在進(jìn)行基因編輯人類(lèi)胚胎研究。而近日我國中山大學(xué)基因工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗室副教授黃軍就及中山大學(xué)附屬第一醫院周燦權教授，在Protein&Cell發(fā)表了他們的課題組利用CRISPR/Cas9系統對人類(lèi)胚胎基因組改造的研究結果，證實(shí)了這個(gè)傳言，并由此引發(fā)了新一輪的倫理學(xué)爭論。

　　中山大學(xué)的研究人員利用了一種“不能存活”的受精卵來(lái)進(jìn)行研究。這種受精卵含有一個(gè)卵細胞和兩個(gè)精子的三個(gè)細胞核，從而不能正常發(fā)育成嬰兒。研究人員利用最近很火的CRISPR/Cas9系統來(lái)剪切受精卵中人的HBB基因（β-globingene），因為HBB基因突變會(huì )導致β地中海貧血癥。他們注射了86個(gè)三核受精卵，其中71個(gè)受精卵存活。在做檢測的54個(gè)樣品中，有28個(gè)受精卵的HBB被剪切了，而其中只有更小一部分被重組修飾了。不僅如此，非靶向的突變也出現了。

　　【6】基因編輯技術(shù)幫助治療“母系”遺傳病

　　你也許遺傳了你媽媽美麗的眼神，但同時(shí)她也給了你線(xiàn)粒體的DNA突變，所謂母系遺傳疾病的根源。一項基于小鼠的實(shí)驗表示可以通過(guò)兩種技術(shù)大幅降低卵子中有害DNA的風(fēng)險，從而使子女能夠逃避遺傳類(lèi)的疾病。此種方法也規避了存在倫理問(wèn)題的"線(xiàn)粒體置換技術(shù)"-該技術(shù)會(huì )導致"三親"型的胚胎。

　　盡管研究人員沒(méi)有在人類(lèi)胚胎中對此項技術(shù)進(jìn)行試驗，然而此項技術(shù)確實(shí)是"前所未有的"。來(lái)自美國南阿拉巴馬大學(xué)的分子生物學(xué)家MikhailAlexeyev認為此項試驗是第一次在受精卵中進(jìn)行的。

　　線(xiàn)粒體是細胞內產(chǎn)生能量的場(chǎng)所，這種細胞器含有自身的DNA，與細胞核內的大部分遺傳物質(zhì)相互隔離，但這并不是它們唯一的奇特之處。由于受精卵中的線(xiàn)粒體只能來(lái)自于卵子而非精子，所以線(xiàn)粒體是從母親遺傳下來(lái)的細胞器。然而，不幸的是沒(méi)200個(gè)女性中就有一個(gè)攜帶缺陷型的線(xiàn)粒體DNA，她們的子女從而會(huì )得一系列致死性的疾病，比如周期性嘔吐綜合征、Leigh綜合征等。

　　【7】PNAS：免疫細胞基因編輯給癌癥和艾滋病帶來(lái)希望

　　人類(lèi)中的很多突變都與基因突變相關(guān)。例如，白化病是因為酪氨酸酶基因上的點(diǎn)突變導致酪氨酸酶功能異常，從而導致了黑色素合成障礙。還有一些病癥涉及到多種基因突變導致的功能障礙。如果能夠使用某種精確的基因編輯方法，修補這些基因突變，從理論上講，就可以一定程度緩解病情。而人類(lèi)T細胞的基因突變導致其功能異常，會(huì )導致很多病癥的出現或者加重。

　　針對T細胞的基因改造，對于癌癥的免疫治療、艾滋病、免疫缺陷病、自身免疫病，都可能會(huì )帶來(lái)新的希望。美國加州舊金山的科學(xué)家們使用CRISPR/Cas9系統成功精確改造了人類(lèi)T細胞基因組，相關(guān)進(jìn)展發(fā)表在《美國科學(xué)院院刊》。他們利用Cas9對初級淋巴細胞的成功精確改造，是基因工程治療真正用于疾病治療的開(kāi)端，具有里程碑式的意義。

　　針對T淋巴細胞的基因改造的設想早已提出，并且從理論上，科學(xué)家們認為改造T淋巴細胞可能可以用于癌癥等多種疾病的治療。然而，改造T淋巴細胞的基因組并非易事，只有很少的細胞能夠完成基因組編輯?；蚋脑煜到y需要敲除T淋巴細胞內的一些基因，加入一些基因進(jìn)入基因組，還需要修復一些突變的基因位點(diǎn)

　　【8】NatMethods：新技術(shù)可顯著(zhù)提高基因編輯準確性

　　近日，來(lái)自美國哈佛大學(xué)的研究人員在國際學(xué)術(shù)期刊naturemethods發(fā)表了一項最新研究進(jìn)展，他們開(kāi)發(fā)了一種新技術(shù)能夠大大推動(dòng)基因組工程領(lǐng)域的發(fā)展，應用這一方法可以顯著(zhù)提高科學(xué)家們靶向特定錯誤基因，對其進(jìn)行"編輯"，用健康DNA替換損傷遺傳密碼的能力。

　　基因組工程主要包括對基因進(jìn)行靶向和特定修飾，這一過(guò)程類(lèi)似于程序員編輯計算機代碼，或許有一天，科學(xué)家們也可以通過(guò)DNA編輯工具將損壞的或不健康的基因替換為健康基因。這一領(lǐng)域在過(guò)去二十年中已經(jīng)取得了巨大進(jìn)步，而在可見(jiàn)的未來(lái)還可能為醫療發(fā)展帶來(lái)革命性巨變。

　　目前，這一領(lǐng)域發(fā)展面臨的一個(gè)主要問(wèn)題在于如何確保工具蛋白只會(huì )影響需要修復的特定靶向基因。就現在的技術(shù)來(lái)說(shuō)，絕大多數情況下工具蛋白能夠結合到特定基因對其進(jìn)行編輯，但科學(xué)家們仍然需要在保證基因編輯特異性方面做出共多努力。

　　【9】Cell：張鋒團隊基因編輯技術(shù)研究新突破

　　過(guò)去3年，CRISPR基因編輯技術(shù)成為生命科學(xué)領(lǐng)域的最熱門(mén)研究，因為利用這種簡(jiǎn)單的手段，科學(xué)家可以方便地對感興趣的基因進(jìn)行編輯，使基因編輯從過(guò)去高大上的尖端技術(shù)變成科學(xué)家的常用武器，也給人類(lèi)基因疾病的治療帶來(lái)希望。

　　利用這種技術(shù)，科學(xué)家已經(jīng)先后成功對多種細胞，包括人類(lèi)胚胎細胞進(jìn)行了基因編輯。由于這種技術(shù)的簡(jiǎn)單方便，一些業(yè)余的生命科學(xué)研究愛(ài)好者都開(kāi)始使用這種技術(shù)進(jìn)行基因改造。幾乎所有人都認為，CRISPR基因編輯技術(shù)是最有希望問(wèn)鼎諾貝爾化學(xué)獎的研究。不過(guò)作為一種新技術(shù)，仍然存在一些缺陷和不足，也就是說(shuō)仍然有改進(jìn)的潛力。

　　美國著(zhù)名華裔科學(xué)家MIT張鋒教授團隊是該領(lǐng)域的領(lǐng)先小組之一，最近發(fā)表論文提供了一種更好的CRISPR基因編輯工具，他們根據生物進(jìn)化理論，在細菌蛋白庫中尋找更理想的DNA切割酶，獲得了成功，使該技術(shù)超更簡(jiǎn)單、更便宜、更快、更準等方向上邁進(jìn)一大步。

　　【10】基因編輯技術(shù)讓豬產(chǎn)生人血白蛋白

　　以前，大型家畜精確的基因組改造只能通過(guò)冗長(cháng)和繁重克隆方法實(shí)現，不過(guò)現在這種方式將得到改變。北京蛋白質(zhì)組研究中心副主任張普民及其研究團隊利用CRISPR/Cas9基因修飾工具讓豬的體內產(chǎn)生人血白蛋白，這讓利用大型動(dòng)物生產(chǎn)生物醫藥產(chǎn)品或制造牲畜菌株成為可能。相關(guān)研究論文發(fā)表于12日在線(xiàn)出版的《科學(xué)報告》上。

　　人血白蛋白（簡(jiǎn)稱(chēng)HSA）是人血漿中的蛋白質(zhì)，其在體液內可以運輸脂肪酸、膽色素、氨基酸等，并同時(shí)維持血液正常的滲透壓。在臨床上，人血白蛋白可用于治療休克與燒傷，用于補充因手術(shù)、意外事故或大出血所致的血液丟失，也可以作為血漿增容劑?？蒲腥藛T曾經(jīng)嘗試在豬體內制造出人血白蛋白，但是由于無(wú)法避免豬白蛋白的產(chǎn)生，這使得分離與提純人血白蛋白具有很大挑戰。

　　隨著(zhù)CRISPR/Cas9基因修飾工具的誕生，編輯基因組不再是難事。張普民及其研究團隊利用該基因修飾工具對豬受精卵的基因組進(jìn)行了基因編輯。他們在產(chǎn)生豬白蛋白的基因區域插入了人類(lèi)生產(chǎn)白蛋白的DNA編碼（又稱(chēng)為敲入等位基因）。為了讓豬只產(chǎn)生人血白蛋白而不產(chǎn)生豬白蛋白，研究人員將敲入的等位基因位于豬白蛋白產(chǎn)生基因的下游。