自2016年5月2日韩春雨作为通讯作者的“基因编辑技术NgAgo”论文发表引起关注、5月底质疑的声音开始出现,韩春雨实验的可重复争议,不仅科学界议论纷纷,在社会层面也引发了相关讨论。那么,基因编辑技术到底是一项怎么样的技术呢?为什么它这样备受瞩目?今天我们就一起去扒一扒基因编辑技术的“真面目”!
基因编辑技术到底是个什么鬼?
首先我们先介绍一下基因编辑的概念。实际上,“基因编辑”这四个字是比较简化的,严格来说我们应该称它为“基因组定点编辑技术”。这里我们要注意两个关键词,一个是“基因组”,它要在细胞核的基因组里面。
另一个是“定点编辑”,因为在细胞核的基因组里面,不同的基因都有不同的位点。如果我们不是说在特定的基因组位点进行编辑的话,实际上和我们现在讨论的这个技术就大相径庭了。因为有很多其他技术可以改变细胞内的DNA组成。比如线粒体基因替代技术。还有一个就是用重组过的特异性病毒引入外源基因,但是它不能够定点,它是随机放到基因组里面的,这和我们今天要讨论的基因编辑技术都是不一样的。基因编辑技术,也就是“基因组定点编辑技术”,这个技术指的是对特定DNA片段的敲除、加入以及定点突变。
基因编辑技术的历史
实际上,基因编辑技术不是一个新的概念,早在90年代就开始有了。到目前为止,已经经历了三代。
第一代基因编辑技术就是同源重组建立动物基因敲除(knock-out),基因敲入(knock-in)的基因突变模型。顾名思义,基因敲除(knock-out)指的是把原有的动物基因组的某些基因通过一定的技术把它从动物基因组里敲除出去;基因敲入(knock-in)则是在动物基因组某个位点上把原本不存在的基因通过一定的技术把它整合进去。基因敲除(knock-out)和基因敲入(knock-in)是通过DNA同源重组技术来完成的。这是一个非常复杂的技术。如果要做成一个成功的动物基因敲除(knock-out),基因敲入(knock-in)的基因突变模型,大概需要花费2到3年的时间,投入的资金也比较多。另外,这个技术一般来说是用于建立遗传疾病研究的动物模型,很难用于临床或者说大面积应用在农业畜牧业方面。
第二代基因编辑技术是ZFN,TALEN技术。这两个技术的原理都是通过DNA核酸结合蛋白和核酸内切酶结合在一起建立一个系统。因为这些蛋白可以识别一定的核苷酸序列,通过一定设计形成的系统可以对特定的基因进行基因敲除和基因突变。
第三代基因编辑技术就是最近非常火的CRISPR/Cas9 系统。它的原理就是利用核糖体结构来进行基因编辑。CRISPR/Cas9 系统经过一定的设计可以结合到靶基因上,然后对这个靶基因进行敲除、定点突变或者引入新的外源基因,来进行基因编辑。
为什么第三代基因编辑技术备受瞩目?
确切地说,这三代基因编辑技术到目前为止都存在一定的技术局限性。第一个比较明显的局限性就是脱靶效应。那什么是脱靶效应呢?比如原本设计是对某一个DNA靶点进行基因编辑,但是一直找一直找,却没有找到正确的靶点,实际上却跑到这个点组成相似的位点去了,这就出现了脱靶。
第二个我们关注的问题就是编辑效率。任何技术都有一定的编辑效率。第三代基因编辑技术的效率要比第二代基因编辑技术高,这也是我们为什么对这三代基因编辑技术这么感兴趣的原因。
还有一个问题就是基因编辑技术对同一基因可能会造成不同的基因突变类型。不同的基因突变类型混合在一起,会让检测工作变得复杂很多。在这点上,第三代基因编辑技术同样表现不俗,要比这二代基因编辑技术好很多。
总的来说,为什么第三代基因编辑技术这么受大家的关注?主要得益于它以下几个优点:一是它的设计比较简单;二是它的效率比较高;三是它的价格相对便宜些;四是它的应用范围更广泛些,能针对的靶基因是比较多的。
基因编辑技术有什么用?
我们研究基因编辑技术,那基因编辑技术到底可以应用在哪些方面呢?主要有以下这几个方面:第一个就是可以形成不同基因型的动物模型,这从第一代基因编辑技术就开始做了。建立不同基因型的动物模型的意义在于,对遗传性疾病,这些基因和疾病之间的关系,这些模型可以给出一个比较确切的答案。这对研究遗传性疾病具有重大意义,这也是为什么大家从第一代开始就密切关注基因编辑技术的发展了。
第二个主要是应用在动植物育种。不同的物种的同一个基因上,可能会存在不同的SNP。不同的SNP对正常的生理功能影响是不大的,但是却会影响一定的表型。比如水稻是不是就会更高产一些,动物的瘦肉是不是更多一些等等表型。有了基因编辑技术,在育种的过程中,我们就可以对我们最想要的某一个基因进行单点突出,以实现效益的最大化。目前为止,第三代基因编辑技术效率相比于前两代技术来说是最高的。
还有一个就是对遗传疾病的治疗比较有用。目前来说,基因编辑技术主要是用在人源性的细胞上面,临床还没有用到。我们知道,很多遗传疾病都和细胞的突变有关。如果说利用基因编辑技术,我们能够把致病的基因转换成正常的基因的话,那么对家族有遗传病史的人来说,这将是一个福音。
但是现在的基因编辑技术离临床治疗还远。要应用到临床上需要考虑很多问题,比如这个系统的毒性怎么样?它进去以后会不会引起什么免疫反应?因为现在基因编辑技术还存在脱靶效应,如何对我们要编辑的基因进行准确地定位是个大问题。这些都是需要研究清楚才能上临床的。
作者简介:胡昕华,中国科学院神经科学研究所博士
来源:知识就是力量官方微信(微信ID :knowledge-power) 作者:胡昕华
为你推荐

药价查询,药价查询,全国已有29个省、市及新疆生产建设兵团上线定点药店比价小程序
据新闻联播报道,国家医疗保障局消息,截至目前,全国已有29个省(自治区、直辖市)及新疆生产建设兵团上线定点药店比价小程序,可实现药品价格在手机上一键查询、实时比对和位...
2025-02-22 21:28

CDE:晚期胃癌新药临床试验设计指导原则
胃癌(Gastric cancer, GC) 是我国高发的消化系统恶性肿瘤, 其新发病例数和死亡病例数分别位列我国恶性肿瘤发病和死亡的第 5 位和第 3 位。
2025-02-21 21:19

首款依视路星趣控眼镜于上海眼镜展全球首秀 专为近视管理设计 延缓中国儿童青少年近视进展
依视路星趣控眼镜提供符合人体工程学设计的镜架,满足不同年龄段的孩子在面部结构和尺寸上的显著差异,尺码范围广,覆盖38号至50号,为3-5岁儿童,6-9岁和10-12岁青少年年龄段提...
2025-02-21 17:33

百林科完成A+轮战略融资数亿元,多家投资机构联合投资
百林科成立于2021年9月10日,是一家专注于疫苗、抗体药物、重组蛋白、细胞治疗、基因治疗、血液制品以及其他生物制品关键工艺设备与耗材研发和制造的高科技企业。
2025-02-21 13:30

深研生物完成超3亿元B+轮融资,越秀产业基金领投
深研生物成立于2014年,是一家专注于细胞与基因治疗(CGT)领域的高新技术企业,致力于为核心技术与设备的自主研究和开发提供整体解决方案。
2025-02-21 13:23

阿斯利康以1.6亿美元收购珐博进中国,获得罗沙司他在中国的独家权利
昨日(2月20日)晚间,阿斯利康在其官微宣布与珐博进有限公司达成协议,将以约1 6亿美元收购珐博进中国。
2025-02-21 10:20

快速崛起的中国创新药公司,真实生物赴港IPO
2月18日据港交所披露,真实生物科技有限公司(以下简称“真实生物“)递交上市申请书,中金公司为其独家保荐人。这家成立于2012年的生物科技企业,以创新药物研发为核心,专注于...
2025-02-20 20:57

华东医药经皮肾小球滤过率测量设备获批,有望提供GFR监测新方法
2025年2月19日晚,华东医药(000963 SZ)公告,其全资子公司杭州中美华东制药有限公司申报的创新产品三类医疗器械经皮肾小球滤过率测量设备注册申请获得上市批准。
2025-02-19 19:15

国采中选企业满足一定条件,可变更药品上市许可持有人及生产企业、增加规格包装等,第一批名单发布
2月18日,国家组织药品联合采购办公室发布《关于国家组织药品集中采购部分中选药品信息变更的通知(第一批)》,涉及到5批国采的15个品种。
2025-02-19 18:26

凯米生物完成超亿元Pre-A轮融资首关,加速肿瘤治疗性疫苗全球布局
此次融资将用于加速核心产品SN3001(前列腺癌治疗性疫苗)、SN2001(慢性乙肝免疫治疗疫苗)的全球临床,以及基于SynNeogen®核心技术平台的肿瘤治疗性疫苗产品持续布局。
2025-02-19 13:50

潜在交易金额超12亿美元,石药集团ADC癌症新药达成国际授权合作
今日(2月19日),石药集团发布公告称,其控股子公司巨石生物与Radiance Biopharma达成协议,Radiance Biopharma将获得巨石生物自主研发的重组抗人类受体酪氨酸激酶样孤儿受体1...
2025-02-19 11:21

又一玩家加入,来自恒瑞医药的“近视神药”上市申请获受理
近日,恒瑞医药发布公告宣布,公司已经收到国家药监局下发的《受理通知书》,旗下产品 HR19034滴眼液的药品上市许可申请获得国家药监局受理。
2025-02-19 10:47

国家医保局:医保领域2025年度第一批重点事项清单
2025年底前,全国80%左右统区基本实现与定点医药机构即时结算。基本实现医保部门与医药企业对集采药品的直接结算,加快推动与医药企业对集采医用耗材、国谈药的直接结算。
2025-02-18 21:14

“悦如初,达新程” 2025特应性皮炎免疫创新学术会议于成都举办
特应性皮炎是一种慢性、复发性、炎症性皮肤病,在非致命性皮肤疾病中疾病负担位列第一,给患者个人及家庭带来沉重的生理、心理负担,造成长期的社会影响。
2025-02-18 10:58

拜耳在欧盟申请EyleaTM 8mg治疗间隔延长至6个月
拜耳已向欧洲药品管理局(EMA)提交申请,将EyleaTM 8mg(阿柏西普8mg,114 3mg ml注射液)用于治疗两种主要视网膜疾病,即新生血管(湿性)年龄相关性黄斑变性(nAMD)和糖...
2025-02-17 19:55

EyleaTM 8mg延长给药间隔治疗湿性年龄相关性黄斑变性的长期疗效和安全性在三年时得到证实
近日,在于美国迈阿密举行的第22届新生血管年会上,拜耳及其合作伙伴Regeneron公布了PULSAR开放标签扩展研究治疗新生血管(湿性)年龄相关性黄斑变性(nAMD)患者第三年的临床试验结果。
2025-02-17 19:44

备思复(维恩妥尤单抗)联合疗法全国首张处方落地,开启泌尿肿瘤精准治疗新篇章
2025年2月17日,北京大学肿瘤医院泌尿肿瘤暨黑色素瘤肉瘤内科主任、中国临床肿瘤学会副理事长兼秘书长郭军教授为一位晚期尿路上皮癌患者开具备思复(维恩妥尤单抗)联合帕博利珠...
2025-02-17 19:38

安诊儿率先融合DeepSeek-R1,升级大模型底座能力
2月16日,由浙江省卫健委和蚂蚁集团联合推出的 "安诊儿 "宣布融合DeepSeek-R1,升级大模型底座能力,成为国内首批支持专业推理模型的AI医疗健康应用之一。
2025-02-16 15:46