生物技术论文：CRISPR-Ca9技术存在的问题与近况

摘要：CRISPR-Cas9是存在于细菌和古细菌中的一种抵御噬菌体或质粒侵染的获得性免疫防御系统,它由成簇规律间隔短回文重复基因序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)和Cas(CRISPR-associated)蛋白组成。天然的II型CRISPR系统已经被改造成第三代基因编辑工具,将单链向导RNA(single-guide RNA,sgRNA)和作为DNA内切酶的Cas9蛋白导入细胞内,即可在基因组特定位置上进行基因编辑。由于CRISPR-Cas9具有简便高效、脱靶效应低等特点,目前已被广泛应用在动物、植物、微生物的生理和病理研究以及药物研发等领域。本文着重讲述了CRISPR-Cas9的作用机制以及它在医药领域中的应用,包括构建生物模型、疾病治疗、药物靶点筛选和CRISPR与免疫疗法的联合应用。

 

　　关键词：CRISPR-Cas9; 基因编辑; 构建生物模型; 药物靶点筛选; 联用免疫疗法;

 

　　CRISPR-Cas9 and its application in medical field

 

　　SUN Mingyao BAI Wei LIANG Hongyu ZHAO Qiurong ZHANG Yuerong XU Weizhuo

 

　　School of Pharmacy,Shenyang Pharmaceutical University School of Functional Food and Wine,Shenyang Pharmaceutical University

 

　　Abstract：CRISPR-Cas9 system,consisting of clustered regularly interspaced short palindromic repeats(CRISPR)and CRISPR-associated(Cas) proteins,is an acquired immune system that confers resistance to foreign genetic elements such as plasmids and phages.The natural type II CRISPR system has been transformed into a third-generation gene editing tool,which can conduct gene editing at specific positions in the genome by introducing single-strand guide RNA(sgRNA) and Cas9 protein as DNA endonuctase into cells.Due to its characteristics of simplicity,efficiency and relatively low off-target effect,CRISPR-Cas9 has been widely used in the physiological and pathological research of animals,plants and microorganisms as well as drug′s research and development.This review focuses on the mechanism of CRISPR-Cas9 and its application in the medical field,including the construction of biological models,disease treatment,drug target screening and its combination with immunotherapy.

 

　　2012年,第三代基因编辑技术——CRISPR-Cas的发现震撼了整个基因编辑领域,它是继锌指核酸酶(zinc finger nuclease,ZFN)[1]和类转录激活因子效应物核酸酶(transcription activator-like effector nuclease,TALENs)[2]之后的又一个如日中天的基因编辑工具。CRISPR-Cas9系统原本是一种细菌和古细菌在数十亿年进化历程中产生的获得性免疫系统,用于防御外源核酸的入侵[3,4,5]。早在1987年科学家就在大肠埃希菌基因组中发现了成簇规律间隔短回文重复序列[6],自此之后的大量研究表明大约有40%的细菌和90%的古细菌中都含有CRISPR-Cas9系统[7]。

 

　　作为新一代基因编辑技术,相较于ZFN和TALENs,CRISPR-Cas9系统具有结构简单、操作便捷、脱靶效应低、特异性强、效率高且价格低廉等优势[8]。CRISPR-Cas9技术的应用并不局限在基因编辑领域,由于在新药研发和疾病治疗等过程中药物与药物靶点结合的高效性至关重要,CRISPR-Cas9技术的优势也因此能在医药科研领域中得以完美地展现,CRISPR-Cas9技术通过基因敲除或敲入、定点替换以及同源重组等方式[9],使药物研发者能更加高效地筛选药物作用靶点,加速新药研发进程。

 

　　1 CRISPR-Cas9系统的结构与作用机制

 

　　如今,根据 CRISPR 系统中Cas蛋白的种类和同源性,CRISPR系统被分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五种类型[10,11],其中最简单且应用最广泛的是Ⅱ型的CRISPR-Cas9系统。在Ⅱ型CRISPR-Cas9系统中,典型的CRISPR基因由一系列保守的重复序列和分散在其间的来源于病毒或质粒等外源DNA的非重复间隔序列(见图1),以及一组Cas基因的操纵子组成。位于Cas操纵子之前的是反式激活CRISPR RNA(trans-activating RNA,即tracrRNA)基因,tracrRNA与Cas操纵子的转录各自独立进行。

 

　　1.1 CRISPR-Cas9作为细菌或古细菌的免疫系统的作用机制

 

　　天然的CRISPR-Cas9系统介导的免疫机制分为整合(integration)、转录(transcription)和干扰(interference)三个阶段。在整合阶段,当含有CRISPR-Cas9系统的菌体遭遇噬菌体或质粒侵染时,细菌或古细菌通过Cas1、Cas2和Csn2将入侵的DNA作为新的间隔基因整合到CRISPR阵列(CRISPR array)中[12]。在整合后的转录阶段,新的间隔基因将与所有其他间隔基因转录生成一个前体CRISPR RNA(precursor CRISPR RNA,pre-crRNA),其中包含重复序列和间隔序列。tracrRNA的转录独立于Cas操纵子进行, 它与前体crRNA结合并通过RNase Ⅲ限制性内切酶的活性切割前体crRNA,使crRNA成熟[13],起到激活crRNA的作用。在干扰阶段,当相同的噬菌体或质粒再次侵染该菌体时,成熟的crRNA-tracrRNA复合物与Cas9结合并引发一系列变化。首先CRISPR-Cas9复合物中crRNA-tracrRNA复合物与外源性DNA通过碱基互补配对进行特异性结合[14],然后Cas9的HNH结构域和RuvC结构域发挥其限制性核酸内切酶的作用,各自切割外源DNA双链的一条链,形成DNA双链断裂(DSB)[15,16]。另外,若使Cas基因发生点突变,使位于RuvC亚基或HNH亚基的催化中心部位的氨基酸残基D10或H840改变,则使Cas9转变成只能使目标DNA分子发生单链断裂(SSB)的DNA切口酶;而如果两个亚基催化中心同时改变,Cas9则变成只保留与外源DNA结合能力而无法进行酶切的dCas9 (“dead”Cas9)[3]。

 

 

　　图1 在细菌的获得性免疫中由CRISPR-Cas9介导的DNA干扰。(a)CRISPR-Cas9作为细菌或古细菌的免疫系统的作用示意图;(b)不同亚型的典型Cas9基因示意图,其中星号D10和星号H840表示Cas9酶分子中保守的介导DNA裂解的催化中心   

 

 

　　图2 CRISPR-Cas9介导的基因编辑的作用机理

 

　　1.2 人工构建的具有基因编辑功能的CRISPR-Cas9系统的结构与作用机制

 

　　被人工改造而作为基因编辑工具的CRISPR-Cas9系统较天然的CRISPR-Cas9系统在RNA分子结构上稍做修饰但作用机制大同小异,前者将crRNA和tracrRNA合并成一条约100 nt的sgRNA[3],sgRNA包含20 nt与目标DNA分子互补的RNA序列。当CRISPR-Cas9系统被直接注射或通过病毒搭载进入目标细胞并发挥作用时,Cas9蛋白首先与sgRNA结合并经历构象重排转变成适合目标识别的构象[14],然后sgRNA的互补区域也变构形成A型螺旋以便与互补的目标DNA链相结合。接下来Cas9通过多个协同步骤被进一步激活,首先PAM——其序列为NGG(N代表任一碱基)与CTD结构域的第1333位和1335位的精氨酸残基通过多条氢键与GG序列相互作用并识别(见图3)[17,18],接着局部DNA分子解开双螺旋,磷酸锁定环(Phosphate lock loop)与目标链解旋区的第一个磷酸基团相互作用并使之发生扭转[17],sgRNA链侵入并与目标链互补结合,不与sgRNA 互补的非目标链被逐步替换并形成R环(R-loop)结构,最后通过HNH结构域的构象变化对RuvC结构域进行变构调控,以协同DNA切割。最终形成的DSB可以通过两种途径修复:非同源末端连接(nonhomologous end joining,NHEJ)[19]和同源重组型修复(homology-directed repair,HDR)[20],前者会导致目标基因发生随机的插入、缺失或替换突变,适用处于分裂期和非分裂期的细胞;而后者则利用提供的供体DNA(donor DNA)作为模板与靶位点重组,从而引入需要的序列,但此法仅适用处于分裂间期的S期和G2期的细胞。

 

　　2 CRISPR-Cas9技术在医药领域中的应用

 

　　2.1 构建动物模型和细胞系模型

 

　　测试药物的性质需要进行药理学实验,因此就需要构建相应独特的动物模型或细胞模型。而应用CRISPR技术可以拓宽动物模型的构建渠道,利用传统方式构建小鼠模型需要借助基因工程和抗生素筛选,再经过受精卵发育,然后再将基因编辑过的模式小鼠与同种小鼠进行10代以上的多次杂交才能获得相应遗传背景的模型小鼠,整个过程往往需要耗时数年。相比之下 CRISPR-Cas9 技术则可以通过直接对受精卵进行基因编辑,因不必进行多次杂交而大大缩短了构建动物模型的时间,快者仅需数月。因此,CRISPR-Cas9 技术已被广泛地应用于动物模型的构建。

 

　　　图3 PAM被CTD结构域结构域识别以及磷酸锁定环作用的示意图   

 

　　抗癌药物是目前新药研究的热门领域,迄今为止利用CRISPR-Cas9技术已经成功构建了小鼠肺癌[21]和肝癌模型[22]。前者运用AAV载体(adeno-associated viral vector,腺相关病毒载体)搭载CRISPR-Cas9复合物构建在肺中产生p53基因缺失突变、Lkb1基因突变以及HDR介导的Kras G12D基因突变的模型小鼠,可以对肺癌进行病理学模拟并帮助科学家更深层次的理解肺癌的病理机制;后者将编码 Cas9和sgRNA的质粒递送到肝脏,通过靶向敲除抑癌基因p10和p53来构建肝癌模型,为肝癌研究作出贡献。近年来,全球各地的研究者在多能干细胞、成体干细胞、生殖干细胞、造血干细胞以及单倍体干细胞中成功进行了CRISPR介导的基因编辑,所获得的模式生物包括小鼠[23]、斑马鱼[24]、酵母[25]、拟南芥[26]、果蝇[27]等,促进了现代生物医学的病理研究。

 

　　利用CRISPR-Cas9技术还能以最低概率的脱靶效应干扰人类原代CD4+T细胞和HSPCs(造血干细胞)中的B2M和CCR5基因的表达,且能保留HSPCs的多向分化潜力,其高效性对艾滋病的临床治疗有重要意义[28]。由此表明,CRISPR-Cas9技术在造血干细胞疗法中具有确实的可行性。于海川等人应用CRISPR-Cas9技术对研究红系造血分化调节机制的最佳模型细胞——K562细胞中造血转录因子GATA-1基因成功的进行了敲除,其可用于研究后续的造血分化机制[29]。杜氏肌萎缩症是常见的儿童致死性遗传病,DMD基因的突变破坏了正常基因的阅读框架,导致了杜氏肌萎缩症。Young等人对人类诱导性多能干细胞(hiPSC)应用CRISPR技术介导了迄今为止范围最大的DMD基因的敲除,发现重新构建的hiPCS中的抗肌萎缩糖蛋白复合物得到修复,此项实验证明用CRISPR-Case9技术来纠正大多数DMD患者基因的移码突变是可行的[30]。

 

　　2.2 用于疾病治疗

 

　　目前基因编辑技术正处于一个发展非常迅速的时期,近年来关于利用CRISPR-Cas9技术在实验动物或人体的临床试验上进行特异性基因编辑的成功报道数量激增,这些实验表明该技术具有相当大的潜力可以帮助治疗癌症、病毒感染等类型的疾病。CRISPR-Cas9技术在医疗领域的应用有望推动多项疾病治疗的研究。

 

　　2.2.1 CRISPR-Cas9系统在癌症中的应用

 

　　我国四川大学附属华西医院的卢铀教授团队开展了全球第一例应用CRISPR-Cas9技术治疗非小细胞肺癌的人体临床试验,该团队于2016年11月对常规治疗无效的患者进行了应用 CRISPR 技术改造T 细胞的治疗,他们将病人的 T 细胞提取出体外后对PD-1基因进行敲除,随后筛选敲除成功的细胞重新注射回患者体内,触发患者的免疫反应以清除肿瘤细胞,此次治疗进展顺利,该患者将准备接受第二次注射治疗[31]。大量的实验证实由人乳头瘤病毒(HPV)感染引起的宫颈癌细胞的生长依赖于HPV E6和E7蛋白的表达,因此抑制E6和E7mRNA转录[32,33,34,35]是治疗宫颈癌的有效方法之一。Edward M.Kennedy等人在 HPV-16 和 HPV-18 细胞系中,通过CRISPR-Cas9系统敲除 E6和 E7 两个基因后发现细胞的P53和PRb基因表达水平恢复正常,从而导致了宫颈癌细胞的程序性死亡[36]。目前国内学者利用CRISPR-Cas9技术在人慢性髓系白血病K562细胞中进行基因敲除,通过抑制LSD1的表达来降低K562等恶性细胞的增殖速率[37]。近期也通过实验证明这是由K562细胞增殖周期发生改变、进入DNA复制期和分裂期的细胞减少所导致,而与细胞凋亡水平的变化无关。此方向的研究有望推动慢性髓系白血病等癌症在治疗方法上的拓展[37,38]。

 

　　2.2.2 CRISPR-Cas9系统在病毒感染疾病中的应用

 

　　乙肝病毒(HBV)是人类肝脏疾病的主要病原体之一,如今全世界有超过4亿人感染乙肝病毒,许多HBV患者最终都会患上严重的疾病,如肝硬化和肝细胞癌,然而由于HBV的共价闭环DNA(cccDNA)高度稳定,以前的抗病毒治疗并不能治愈HBV感染而且在治疗停止后还会复发。现有的研究证实,CRISPR-Cas9系统作为一种新疗法能够在体外或体内剪切HBV的cccDNA,实验结果显示经CRISPR-Cas9处理的小鼠肝脏中几乎没有HBV表面抗原HBsAg呈阳性的细胞,从而达到治愈乙型肝炎的目的[39,40,41]。但是目前CRISPR-Cas9技术在丙肝病毒的治疗中并未体现出优势[42]。HIV-1是另一种给人们的生命安全带来巨大威胁的病毒,某些哺乳动物蛋白如APOBEC3G(A3G) 和 APOBEC3B(A3B)可以抑制HIV-1的复制,但这些蛋白通常不会在相关靶细胞中表达。然而实验数据表明,同时导入两分子sgRNA可以显著增强T细胞中的A3G和A3B基因的表达并抑制 HIV-1的复制[43,44]。疱疹病毒是一类可导致显著的发病率和死亡率的DNA病毒,其中单纯疱疹病毒1型(HSV-1)可以引起唇疱疹和单纯疱疹角膜炎;单纯疱疹病毒2型(HSV-2)可引起生殖器疱疹;人巨细胞病毒(HCMV)是导致先天性缺陷的最常见的病毒影响因素;Epstein-Barr病毒(EBV)与传染性单核细胞增多症和多种恶性肿瘤如Burkitt淋巴瘤和鼻咽癌等有关。由于疱疹类病毒能够在人体内建立潜伏期,目前的核苷类似物类药物治疗在从宿主中清除这些病毒方面并无显著效果,然而利用CRISPR-Cas9系统可以有效地靶向疱疹病毒基因组,作为一种有效地预防和治疗策略用于削弱疱疹病毒的复制和清除潜在的病毒感染。实验结果显示,将sgRNA靶向于对病毒重要的基因可以有效地消除HCMV和HSV-1;同时使用多个sgRNA靶向HSV-1甚至可以完全消除人类细胞中感染性颗粒的产生;同样的方法几乎也可以完全清除潜伏感染的EBV[45,46]。

 

　　2.2.3 CRISPR-Cas9系统在其他疾病中的应用

 

　　将包含能表达sgRNA和Cas9基因的腺病毒载体导入小鼠肝脏中,对Pcsk9基因引入插入或敲除突变,可以显著降低小鼠的胆固醇水平,并达到根治高胆固醇症的目的,另外此研究还表明该方法也有望应用于预防人类心血管疾病[47,48]。CRISPR-Cas9技术的优势也在研究眼部疾病中得以凸显,近几年有持续的研究证实将AAV介导的CRISPR-Cas9系统运送到视网膜光感受器并破坏Nrl基因,可以使视杆细胞获得了视锥细胞的部分特性,并且提高了视杆细胞在Nrl基因突变存在下的生存能力,从而预防了视锥细胞的二次退化而造成失明[49,50]。此外,CRISPR-Cas9还可以结合电穿孔技术在大鼠视网膜下注射sgRNA-Cas9质粒复合物来特异性破坏Rho S334等位基因,从而纠正视网膜营养不良并改善视觉功能[51]。

 

　　2.3 药物靶点的筛选与靶向治疗

 

　　药物靶点的筛选和鉴定是新药研发历程中至关重要的一步,相较于传统的基因编辑技术和RNAi(RNA 干扰)技术,CRISPR具有显著的操作简单快捷,成本低,脱靶效应低等优势。Yegor smurnyy等人利用新一代耐药克隆测序和CRISPR-Cas9介导的基因编辑技术开展验证药物靶点实验,他们通过基因编辑破坏功能性HPRT1基因或在ERCC3基因上引入点突变,结果使细胞产生了耐药性[53],说明针对细胞的耐药性研究可以从HPRT1和ERCC3基因着手。此外,将CRISPR-Cas9应用于单倍体细胞模型KBM7,证明CRISPR-Cas9技术可用于针对显性和隐性耐药性基因的验证[52]。

 

　　除此之外,CRISPR技术还可以被用来制造高安全性的靶向治疗系统。如近年来,癌细胞的自主归巢特性成为靶向肿瘤研究的热门方向,癌细胞的自主归巢是指散播到循环系统的癌细胞以及转移灶释放的癌细胞可以返回原发病灶,这实际上是一个肿瘤筛选更强癌细胞的过程。Reinshagen等人利用CRISPR技术敲除癌细胞的死亡受体基因DR,被改造的癌细胞能够释放诱导癌细胞凋亡的配体ST,这种配体是一种肿瘤坏死因子(TNF)的分泌变体,它能够在多种不同类型的癌症中有效地诱导细胞凋亡,而对正常细胞不会产生影响,因此是一种极具发展前景的抗肿瘤药物。将患有乳腺癌小鼠的ST敏感型癌细胞经过CRISPR改造后的成为递送ST的载体,即改造后的癌细胞可以靶向原发病灶中癌细胞,将其运用于治疗复发性和转移性肿瘤,实验结果显示经用此法治疗的小鼠肿瘤有明显缩小。此技术有望在未来用于临床病人使用自体癌细胞来治疗多种类型的癌症[53]。

 

　　2.4 联合免疫疗法治疗癌症

 

　　自1893年美国医生William Coley意外发现病人术后受到酿脓链球菌感染后可以导致癌症的消退,免疫疗法发展至今已如雨后春笋,方兴未艾。如今,将CRISPR-Cas9技术与免疫疗法结合可以有效的治疗癌症。Levi 等人发现PD-L1基因的表达会抑制嵌合抗原受体T(chimeric antigen receptor-T,CAR-T)细胞的肿瘤清除效应,因此将 sgRNA 通过慢病毒转导融合进入细胞基因组,从而获得PD-L1 缺陷的CAR-T细胞,改善了其对胰腺癌细胞的清除能力,说明了精确的基因编辑技术可以增强下一代免疫疗法的效果[54]。宾夕法尼亚大学医学院的Saar Gill博士以及美国国立卫生研究院的Cynthia E.Dunbar博士带领的团队首创了一种用CAR-T 细胞治疗急性髓系白血病(Acute Myeloid Leukemia,AML)的新方法,他们利用CRISPR-Cas9来敲除健康的造血干细胞中的CD33基因,缺失CD33基因的干细胞同样能够发挥正常功能,这使得CD33分子成为白血病细胞的唯一标记,因此靶向CD33分子的CAR-T细胞疗法就能够轻松绕过造血干细胞识别并且攻击癌细胞,同时又不会损伤健康的造血干细胞[55]。

 

　　3 CRISPR-Ca9技术存在的问题与近况

 

　　持续的机理研究和不断扩大的应用前景使CRISPR-Cas9技术正在推动一场生物技术革命[56]。尽管如此,CRISPR-Cas9技术仍存在许多有待解决的问题,例如脱靶效应、靶向平台范围较窄、NHEJ修复机制对HDR修复机制的竞争以及伦理问题等等。但与此同时,全世界的科学家们也在逐步地修复或解决上述问题。

 

　　3.1 脱靶效应

 

　　虽然CRISPR-Cas9系统比前两代的基因编辑工具都要高效,但它目前还存在一个限制其发展的重大缺陷——脱靶效应[57]。目前有学者表明由于癌细胞系的基因组和DNA修复机制与正常体细胞不同,所以以往在癌细胞系里研究Cas9的脱靶效应并将结果外推至正常的组织细胞的做法是存在问题的。对此,Bradley等人改用具有正常染色体组数和DNA修复机制的小鼠胚胎干细胞来研究Cas9对DNA造成意外损伤的程度。其实验结果显示sgRNA-Cas9可以在目标编辑位点附近造成数千碱基对的大规模丢失以及复杂的DNA重组[58]。

 

　　目前已有多个高保真性Cas9突变体对此做出了改善——它们的脱靶效应非常低,然而它们多数对目标序列的切割效率也相对较低。Zheng等人采用分子动力学模拟的方法,对spCas9和高保真性Cas9突变体进行了动力学研究。研究发现,突变导致Cas9与R-loop之间的静电作用减弱,因此目标DNA链与sgRNA链结合成异源双链核酸分子的灵活性降低,这可能是异源双链区域错配耐受性降低的原因。此外,突变还会影响Cas9结构域的变构效应,在Cas9突变体中,HNH结构域与RuvC结构域之间的相互作用减弱以及突变体的构象略微开放,导致了Cas9突变体具有较低的对目标DNA的切割效率以及较低的脱靶效率[59]。

 

　　但也并非所有的Cas9突变体在降低脱靶效应的同时牺牲了对目标序列的切割效率。近日,博德研究所的David Liu在Nature杂志上报道了一种全新的Cas酶——xCas9,比起目前使用最广泛的Cas9,xCas9在转录激活、DNA剪切、单碱基编辑等方面的应用范围扩大了四倍。与此同时,令人喜出望外的是,xCas9的脱靶效应比spCas9(streptococcus pyogenes Cas9,酿脓链球菌的Cas9)低得多,部分序列的试验数据仅为原始spCas9的百分之一[60]。此外,近期研究报道了另一种变体——spCas9-HF1,spCas9-HF1可以把全基因组的脱靶率降到高通量测序等方法无法检测到的水平,几乎可以消除不同频率的脱靶效应[61]。

 

　　3.2 拓宽靶向平台的范围

 

　　减少或避免与目标序列的脱靶效应的发生以及扩大对目标DNA分子识别的平台范围对CRISPR介导的临床应用至关重要[62,63],而二者均与Cas9对PAM的识别密切相关[17]。现有的实验结果表明设计Cas9的突变体可以增加CTD结构域结构域对PAM识别的可塑性,例如将Cas9的第1337位氨基酸修改为精氨酸,则其可以识别的PAM序列由5′-NGG-3′转变为5′-NGNG-3′[19]。由此可见,对Cas9与DNA分子作用构效关系的深刻理解以及对Cas9进行分子设计有利于不断拓宽CRISPR的靶向平台范围,进而拓宽CRISPR的应用范围。

 

　　3.3 NHEJ修复机制对HDR修复机制的竞争

 

　　通过同源重组修复机制(HDR)可以在目标DNA位点上引入需要的DNA序列,使细胞按照人类的意愿表达相应的产物。然而,HDR的修复效率因受到来自其他修复机制(包括非同源末端连接(NHEJ))的竞争而受到限制[64]。对此,M.D.Canny等人报道了一种53BP1基因编码抑制剂。53BP1是真核细胞DSB修复通路的关键调控因子,通过抑制HDR启动的限速步骤——端部切除,而使NHEJ优先于HDR发挥作用。该组实验人员筛选了一种名为i53 ——53BP1抑制剂的变体,使其在人和小鼠细胞中进行表达并阻断53BP1在DNA损伤位点的积累,通过提供双链DNA或单链寡核苷酸供体改善了基因编辑的效率,结果显示其效率与之前相比提高了5.6倍[65]。

 

　　3.4 伦理问题

 

　　由于CRISPR技术的特殊性——可以通过修改基因从而永久地改变性状,该项技术在发展的过程中就一直向人类的伦理观念提出挑战。治疗疾病是有益的,那么人们能否以此“预防”疾病呢?但一旦“治疗”和“预防”的边界被打开,那么从“预防”到“改善”的窗户纸又会不会被捅破 2015年,中山大学黄军教授在Protein & Cell杂志上发表了一篇对利用CRISPR技术编辑人类胚胎的研究性论文,结果显示CRISPR技术在精确基因编辑的应用上还不够完美[66];而2018年11月26日美联社报道了中国科学家贺建奎改造的CRISPR基因编辑双胞胎婴儿已经在该月出生,此消息当即引发了全国乃至全世界的关注与讨论。目前,大多数科学家认为该项技术仍然不足以被应用于改造人类的基因组,直接在人类个体身上尝试高风险的基因改造实验不仅是不科学的,同时也违反了科学家理应遵守的道德规范。

 

　　4 展望

 

　　CRISPR技术是目前最高效的基因编辑技术。作为基因编辑工具,CRISPR-Cas9以其结构简单、脱靶效应低等优势揽获了生命科学突破奖,但它不仅是基因编辑领域的一座里程碑,CRISPR也为癌症、病毒感染等疾病的治疗提供了新思路,而且还在发现和验证药物靶标方面展现了具有巨大潜力。近日CRISPR又与多种免疫疗法强强联合,冲破了免疫疗法固有的壁垒,为医疗领域带来了新的曙光。诚然CRISPR技术仍存在缺陷,但随着CRISPR技术的不断完善,CRISPR-Cas9技术定能为人类健康事业作出巨大贡献。

 

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