基因編譯過程

Ⅰ 請問什麼是基因編輯，如何編輯

"公眾對轉基因擔心的並不是基因技術，關鍵是轉基因的「轉」，現在通過基因測序研究已發展出基因編輯技術，可根據需要對原來的基因進行重新編輯，它可以不轉任何新的基因，也能產生很好效果。中國今後將在進一步開展轉基因研究的同時，積極推動基因編輯技術研究"。大媽連基因編輯都知道，真是厲害啊。既然提到這個，我就來科普一下啦。這個技術被Science期刊列為2013年十大突破中的第二位。導引RNA-Cas9系統是目前最簡單有效的基因編輯方法。這個系統本身最初是受細菌抵抗噬菌體的啟發。理論上你可以合成跟任何基因的DNA互補的導引RNA，這個RNA通過DNA-RNA序列互補（鹼基配對），把核酸酶Cas9定位到目標基因，然後Cas9利用它的核酸酶活性把目標基因在特定的部位切斷。之後，細胞自身的DNA損傷修復機制可以被用來改變目標基因Cas9切割點附近的DNA序列。這個系統可以用來選擇性剔除某個基因，控制目標基因的轉錄活性，甚至有可能用來糾正導致遺傳性疾病的突變基因。可是說到底，這個系統還是需要導入外源蛋白Cas9（最常用的是來自鏈球菌的Cas9)。另外，基因編輯只是對內源（原有）基因的修飾，而作物之所以需要轉基因，常常是因為它們的內源基因裡面沒有包括編碼某些有益性狀的基因。如果要把內源的某個基因就地變成一個新的基因，即使技術上可以做到，帶來的壞處也很可能超過好處（當然在特定條件下可能有例外），因為這個基因就會失去了原來該有的功能。當然，在有的情況下，可以利用基因編輯技術改變基因組裡面某些基因的表達水平，就可以加強某些有益的性狀和減弱某些有害性狀。總之反轉跟信教一樣，是一種思維定式，基本上無解，不是技術手段可以解決的問題。

Ⅱ 基因編輯最新成果「無需切割DNA也能自由替換鹼基」是如何實現的

哈佛大學化學與化學生物學系、HHMI以及Broad Institute的David Liu教授實驗室在Nature雜志上以長文形式（Article）發表了題為“Programmable base editing of A•T to G•C in genomic DNA without DNA”的突破性成果，報道了一種新型腺嘌呤鹼基編輯器 (ABE)，它可以將A•T鹼基對轉換成G•C鹼基對，加之此前報道的將G•C鹼基對轉換成T•A鹼基對的成果，該技術首次實現了不依賴於DNA斷裂而能夠將DNA四種鹼基A、T、G、C進行替換的新型基因編輯技術。

技術服務人類

其實任何好的科學技術的出現，都應該服務於科研，進而服務於臨床病人，乃至服務於全人類。

假如鹼基脫氨基形成的DN A點突變得不到修復，就會是致病性的。但是如果把這些技術利用好了，讓它去針對病毒發揮作用，更可以造福人類。

小編當年研究是的一個叫APOBEC3的酶，這個酶和這些文章報道的酶的功能類似，只不過它是人體內存在的一種核苷酸代謝酶，主要作用是使胞嘧啶C脫氨基突變成尿嘧啶U，實現對DNA/RNA的編輯，進行實現某些生理功能。這個酶的厲害之處在於它能使乙肝病毒的DNA胞嘧啶C脫氨基，進而引起病毒DNA的降解。這個發現給了我們很大啟發，或許可以基於這個發現，研製一種葯物，徹底治癒乙肝。當然，科學遠比設想要復雜，這個課題目前仍在實驗室研究階段。

【不葯博士】簡介

博士，主管葯師，高級營養師，擁有10年的用葯指導、營養咨詢和健康管理經驗。不葯不葯，健康生活，不生病，不吃葯！

Ⅲ 扒一扒基因編輯技術的「真面目」

自2016年5月2日韓春雨作為通訊作者的「基因編輯技術NgAgo」論文發表引起關注、5月底質疑的聲音開始出現，韓春雨實驗的可重復爭議，不僅科學界議論紛紛，在社會層面也引發了相關討論。那麼，基因編輯技術到底是一項怎麼樣的技術呢？為什麼它這樣備受矚目？今天我們就一起去扒一扒基因編輯技術的「真面目」！

基因編輯技術有什麼用?

我們研究基因編輯技術，那基因編輯技術到底可以應用在哪些方面呢？主要有以下這幾個方面：第一個就是可以形成不同基因型的動物模型，這從第一代基因編輯技術就開始做了。建立不同基因型的動物模型的意義在於，對遺傳性疾病，這些基因和疾病之間的關系，這些模型可以給出一個比較確切的答案。這對研究遺傳性疾病具有重大意義，這也是為什麼大家從第一代開始就密切關注基因編輯技術的發展了。

第二個主要是應用在動植物育種。不同的物種的同一個基因上，可能會存在不同的SNP。不同的SNP對正常的生理功能影響是不大的，但是卻會影響一定的表型。比如水稻是不是就會更高產一些，動物的瘦肉是不是更多一些等等表型。有了基因編輯技術，在育種的過程中，我們就可以對我們最想要的某一個基因進行單點突出，以實現效益的最大化。目前為止，第三代基因編輯技術效率相比於前兩代技術來說是最高的。

還有一個就是對遺傳疾病的治療比較有用。目前來說，基因編輯技術主要是用在人源性的細胞上面，臨床還沒有用到。我們知道，很多遺傳疾病都和細胞的突變有關。如果說利用基因編輯技術，我們能夠把致病的基因轉換成正常的基因的話，那麼對家族有遺傳病史的人來說，這將是一個福音。

但是現在的基因編輯技術離臨床治療還遠。要應用到臨床上需要考慮很多問題，比如這個系統的毒性怎麼樣？它進去以後會不會引起什麼免疫反應？因為現在基因編輯技術還存在脫靶效應，如何對我們要編輯的基因進行准確地定位是個大問題。這些都是需要研究清楚才能上臨床的。

（作者：胡昕華，中國科學院神經科學研究所博士。感謝中國科學技術大學化學博士，中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室副研究員，科技與戰略風雲學會會長袁嵐峰的推薦，原創作品，轉載請註明出自知識就是力量微信公眾號）

（圖片來自網路）

編輯：劉偉瓊

本文系原創作品，商業合作及轉載請聯系[email protected] 投稿請聯系 [email protected]?

Ⅳ 基因編輯葯物研發到上市需要經過哪些流程

摘要 基因葯物的研發分為上游和下游兩個階段:

Ⅳ 基因編輯技術是什麼它是如何在醫學領域應用的

基因編輯技術可以准確地改造人類基因，達到基因治療效果。中國科學院生物化學與細胞生物學研究所李勁松研究組通過在小鼠胚胎中注射CRISPR/Cas9糾正白內障小鼠模型中的遺傳缺陷，所產生的後代是可育的並能將修正後的等位基因傳遞給它們的後代。杜氏肌營養不良（DMD）是一種罕見的肌肉萎縮症，也是最常見的致命性遺傳病之一，是由肌營養不良蛋白dystrophin基因突變引起。杜克大學Charles Gersbach研究組應用CRISPR/Cas9在DMD小鼠中將dystrophin基因突變的23外顯子剪切，而合成了一個截短的但功能很強的抗肌萎縮蛋白，這是生物學家「首次成功地利用CRISPR基因編輯技術治癒了一隻成年活體哺乳動物的遺傳疾病」。

►CAR-T治療簡圖，圖片來自onclive.com

基因編輯技術聯合免疫療法在腫瘤及HIV/AIDS治療具有廣泛的應用前景。嵌合抗原受體T細胞（Chimeric Antigen Receptor T cell，CAR-T）細胞治療是非常有前景的腫瘤治療方法。CAR-T細胞療法在B細胞惡性血液腫瘤治療中已經取得碩果。中科院動物研究所王皓毅研究組利用CRISPR/Cas9技術在CAR-T細胞中進行雙基因（TCRα subunit constant 和beta-2 microglobulin）或三基因（TRAC，B2M及programmed death-1）敲除。美國斯隆凱特林癌症紀念中心Michel Sadelain研究組發現CRISPR/Cas9技術將CAR基因特異性靶向插入到細胞的TRAC基因座位點，極大增強了T細胞效力，編輯的細胞大大優於傳統在急性淋巴細胞白血病小鼠模型中產生CAR-T細胞。

繼諾華的Kymriah以及Gilead （kite Pharma）的Yescarta接連上市，CRISPR Therapeutics公司也在應用CRISPR/Cas9基因編輯技術開發同種異體CAR-T候選產品。2016年10月，四川大學華西醫院的腫瘤醫生盧鈾領導的一個團隊首次在人體中開展CRISPR試驗，從晚期非小細胞肺癌患者體內提取出免疫細胞，再利用CRISPR/Cas9技術剔除細胞中的PD-1基因更有助於激活T細胞去攻擊腫瘤細胞，最後將基因編輯過的細胞重新注入患者體內。

微生物種群與人體醫學，自然環境息息相關。北卡羅來納大學Rodolphe Barrangou與Chase L. Beisel合作通過使用基因組靶向CRISPR/Cas9系統可靶向並區分高度密切相關的微生物，並程序性去除細菌菌株，意味著CRISPR/Cas9系統可開發成精細微生物治療體系來剔除有害致病菌，人類將有可能精確控制微生物群體的組成。以色列特拉維夫大學Udi Qimron將CRISPR系統導入溫和噬菌體中在侵染具有抗生素抗性的細菌以消滅此類細菌，CRISPR系統已具有成為新一類抗生素的潛力。Locus BioSciences公司也在開發在噬菌體中開發CRISPR系統以達消滅難辨梭菌的目的。

弗吉尼亞理工大學Zhijian Tu研究組在雄蚊子中進行M因子基因編輯，可以導致雌雄蚊之間的轉化或雌蚊的殺戮，從而實現有效的性別分離和有效減少蚊子的數量，也將減少寨卡病毒及瘧疾等傳播。

基於CRISPR治療不僅可以應用於根除共生菌或有益菌群的病原體，也可應用於靶向人類病毒，包括HIV-1，皰疹病毒，乳頭瘤病毒及乙型肝炎病毒等。具有純合的32-bp缺失（Δ32）的CC趨化因子受體5型（CCR5）基因的患者對HIV感染具有抗性。因此加利福尼亞大學Yuet Wai Kan在誘導多能幹細胞iPSC中利用CRISPR系統引入純合CCR5Δ32突變後，誘導分化後的單核細胞和巨噬細胞對HIV感染具有抗性。天普大學Kamel Khalili 課題組應用CRISPR/Cas9系統在宿主細胞基因組中精確編輯HIV-1 LTR U3區，從而在將艾滋病病毒從基因組中剔除。

Cas12a （Cpf1）屬於CRISPR家族另一核酸內切酶，它也可被gRNA引導並剪切DNA。但是，它不僅可以切割相結合的單鏈或雙鏈DNA，也剪切其他的DNA。近日，加州大學伯克利分校Jennifer Doudna研究組開發了基於CRISPR的一項新技能——基因偵探（DNA Endonuclease Targeted CRISPR Trans Reporter (DETECTR)）。利用單鏈DNA將熒光分子和淬滅分子連接構建成一個報告系統，當CRISPR-Cas12a在gRNA引導下結合到目標DNA並發揮剪切作用時，報告系統中的DNA也被剪切，熒光分子將被解除抑制。此系統在致癌性HPV的人的DNA樣品檢測HPV16和HPV18變現極佳。

布羅德研究所Feng Zhang研究組開發的基於CRISPR的2代SHERLOCK （Specific High Sensitivity Enzymatic Reporter UnLOCKing），原理是利用Cas13a被激活後，可以切割除靶序列外其他的RNA的特徵，引入了解除熒光分子的抑制。此工具可實現一次性多重核酸檢測，可同時檢測4種靶標分子，額外添加的Csm6使得這種工具比它的前身具有更高的靈敏度，並將它開發成微型試紙條檢測方法，簡單明了易操作，已被研究人員成功應用於RNA病毒，如登革熱病毒和寨卡病毒，及人體液樣本檢測。

Broad研究所David R. Liu研究組利用CRISPR/Cas9開發了一種被稱為CAMERA（CRISPR-mediated analog multi-event recording apparatus）的記錄細胞事件的「黑匣子」他們利用這個系統開發出兩種細胞記錄系統，在第一種被稱為「CAMERA 1」的細胞記錄系統中，研究人員利用細菌中質粒的自我復制但又嚴格控制其自身數量的特徵，

將兩種彼此之間略有不同的質粒以穩定的比例轉化到細菌中，隨後在接觸到外來葯物刺激時，利用CRISPR/Cas9對這兩種質粒中的一種進行切割，通過對質粒進行測序並記錄兩種質粒比例的變化來記錄細菌接觸外來刺激的時間。另一種細胞記錄系統被稱為「CAMERA 2」，它利用基於CRISPR/Cas9的鹼基編輯系統實現在細胞內特定信號發生時改變遺傳序列中的單個鹼基，以此實現對諸如感染病毒、接觸營養物等刺激的記錄。這套技術的出現將很大程度的幫助人們進一步了解細胞的各類生命活動的發生發展規律。

2015 年 4 月，中山大學的黃軍利用CRISPR/Cas9介導的基因編輯技術，同源重組修復了胚胎中一個引發地中海貧血β-globin gene （HBB）的突變。

►圖片來自kurzgesagt.org

2016年，廣州醫科大學的范勇團隊在三原核受精卵中，應用基因編輯技術CRISPR受精卵中的基因CCR5進行編輯引入CCR5Δ32純合突變由於當時脫靶效率問題突出，產生了鑲嵌式的受精卵。

2017年8月2日，俄勒岡健康與科學大學胚胎細胞和基因治療中心Shoukhrat Mitalipov研究組公布了其應用CRISPR在人類胚胎中進行DNA編輯的結果，糾正了突變的MYBPC3基因，其突變會引起心肌肥厚並將年輕運動員猝死。

Ⅵ 基因編輯過程中高能磷酸鍵會斷裂嗎

基因編輯需要斷裂DNA還要重新形成DNA，這些需要能量，就是ATP，ATP水解釋放高能磷酸鍵。

Ⅶ 基因編輯名詞解釋是什麼

基因編輯是一種新興的比較精確的能對生物體基因組特定目標基因進行修飾的一種基因工程技術。

早期的基因工程技術只能將外源或內源遺傳物質隨機插入宿主基因組，基因編輯則能定點編輯想要編輯的基因。基因編輯依賴於經過基因工程改造的核酸酶，也稱「分子剪刀」，在基因組中特定位置產生位點特異性雙鏈斷裂，誘導生物體通過非同源末端連接或同源重組（HR）來修復DSB，因為這個修復過程容易出錯，從而導致靶向突變。這種靶向突變就是基因編輯。

技術突破

2020年12月11日，日本厚生勞動省通過其國內首個基因編輯食品的銷售申請。這是一種基因編輯的西紅柿，含有更多營養成分γ－氨基丁酸，預計最早將於2022年上市銷售。領導研究的築波大學教授江面浩說，基因編輯能大幅縮短作物品種改良時間，可以將原來需要10年的品種改良時間縮短到約1年半。

Ⅷ 一口氣告訴你，基因編輯技術的「前世今生」

DNA是絕大部分生物的遺傳信息的儲存介質，由腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）四種核苷酸組成，並且嚴格遵守A-T,C-G的鹼基互補配對原則，DNA鏈上這四種核苷酸的排列信息就是生物體的主要遺傳信息。基因是控制生物性狀的基本遺傳單位，即一段攜帶特定遺傳信息的DNA序列，主要通過翻譯出對應的效用蛋白發揮功能。

圖3 基因編輯技術的基本原理示意圖

要實現基因編輯，外源切割復合體必須滿足兩個條件：

① 切割復合體必須可以特異性地識別和結合至目的基因DNA序列上，這是各種基因編輯技術的主要差異所在，也是發展基因編輯技術的最大困難所在；

② 切割復合體必須具有切割DNA，製造斷裂端的功能；

基因編輯技術的簡要發展歷史

自1953年沃森和克里克兩位科學家提出DNA的雙螺旋結構以來，人們一直都在積極探索著高效便利的基因編輯技術：

上世紀80年代，科學家在小鼠胚胎幹細胞中通過基因打靶技術實現了基因編輯（2007年諾貝爾生理醫學獎），但此技術在其餘細胞內效率極低，應用受到了極大的限制；

上世紀90年代，基於細胞內不同鋅指蛋白可特異性識別DNA上3聯鹼基的特徵以及核酸酶FokI二聚化後可以切割DNA的特點，人們通過鋅指蛋白偶聯Fokl的策略逐漸發展出了一種新的基因編輯技術--鋅指蛋白核酸酶技術（Zinc Finger Nucleases, ZFNs）。但此技術專利被公司壟斷，且鋅指蛋白數量有限，可以識別的DNA序列數量有限，其應用也受到了很大的限制。

隨後，基於改造後的植物病原菌中黃單胞菌屬的TAL蛋白可以特異性識別DNA中一個鹼基的特性，人們又發展出了新的基因組編輯技術--轉錄激活樣因子核酸酶技術（Transcription activator-like effector nucleases, TALENs）。此技術理論上可以實現對任意基因序列的編輯，但其操作過程較為繁瑣，一定程度上限制了其應用。

近年來，基於細菌規律成簇的間隔短迴文重復序列(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats，CRISPR)系統發展而來的新一代基因組編輯技術--CRISPR/Cas9技術，使得基因編輯變得更為簡易、高效。值得提出的是，華裔科學家張鋒教授對於CRISPR/Cas9技術的發展與應用作出了重要貢獻，是目前這一領域的領軍人物之一。

基因編輯技術的最新發展

由於目前最為廣泛應用的CRISPR/Cas9技術仍然存在著無法對所有基因序列實現編輯、可能錯誤編輯其餘基因、切割復合體中RNA容易降解導致復合體不穩定等一些不足之處，人們主要從以下幾個方面優化發展新的基因編輯技術：

1) 優化CRISPR的蛋白序列，使得其可以識別更多的序列，並且能夠更為有效地編輯基因序列；

2) 尋找新的具有特異性識別和切割目的基因序列的蛋白。如張鋒教授在去年報道的Cpf1，已被證實為一類新的基因編輯工具；而目前引起廣泛爭議和關注的我國河北科技大學韓春雨教授在今年初報道的NgAgo，如果其真的可以實現細胞內的基因編輯，也是一類新的基因編輯工具，是目前各種基因編輯工具的有效補充；近期，我國南京大學學者又開發了一類新的基因編輯工具—SGN，也引起了學界的廣泛關注。

基因編輯技術的應用

隨著CRISPR/Cas9等新型基因編輯技術的迅猛發展，基因編輯技術在諸多方面都有著極為廣闊而光明的應用前景：

1) 畜牧業和農業方面，現在已經在包括雞、牛、羊等重要家畜和玉米、水稻、棉花等重要經濟作物中實現了基因改造，有效地提高了這些家畜和經濟作物的產量和質量；

2) 醫療健康方面，一方面，對於先天性基因突變致病患者，利用基因編輯技術改正突變的基因，可以為這些疾病的徹底根治提供希望。如在2013年，我國科學家上海生化細胞所的李勁松教授就利用CRISPR/Cas9技術治癒了小鼠的白內障遺傳疾病。另一方面，基因編輯技術還有望為徹底治癒一些重大疾病的提供希望，如利用基因編輯技術改造艾滋病病毒HIV-1攜帶者免疫細胞中的CCR5基因，可以使得細胞不再受HIV-1病毒感染，有望成為徹底戰勝艾滋病的有力武器。

結語：

迅猛發展的基因編輯技術正在給我們的生活帶來巨大的變化，在享受先進科學技術帶來的種種福利的同時，我們也必須進一步加強對於基因編輯技術的基礎研究以及應用管理，以確保這一先進技術得到正確而有效地應用。

編輯：何鄭燕 魯凡英

（專家：吳劍鋒，廈門大學生命科學學院博士，科普中國微平台原創首發）

Ⅸ 基因編輯技術過程滿足的4個條件

因為現在的生物學和科技都發展的特別超前，特別的發達，
所以連基因都可以編輯了，而且基因編輯可以應用到非常多的方面。