聚焦CRISPR！從“新款”基因剪刀到先天性失明突破療法

　　本周，多項基因編輯重磅研究成果井噴式發布。從“新款”基因剪刀到體細胞克隆疾病模型猴的誕生以及治愈先天性失明等，CRISPR基因編輯技術正在“兌現”造福人類健康的承諾。本周這些最新研究都有哪些亮點？跟小編一起來看看吧。

　　1. 張鋒團隊開發出第三種人類基因組編輯系統

　　CRISPR-Cas9是一個多功能基因組編輯系統，但Cas9并非Cas蛋白家族中唯一一種RNA導向的核酸酶。除了Cas9之外，研究人員還發現了Cas12a和Cas12b。此前，Cas12a已被開發成基因組編輯工具，但尚未被完全開發。

　　1月24日發表在Nature communications的最新文章中，來自哈佛-麻省理工學院博德研究所（Broad Institute）的科學家張鋒及其同事對Cas12b進行了研究，成功開發了第三個可以編輯人類細胞基因組的CRISPR-Cas系統。

　　研究團隊首先在27個V–B型Cas12b蛋白家族中尋找適應常溫的成員。最終，研究團隊從一種叫做Bacillus hisashii的細菌中鑒定出了在人體體溫（37℃時）能保持核酸酶活性的BhCas12b。并且，研究人員還通過優化調整指導RNA的序列，使BhCas12b在細胞內的切割效率大幅提升了30倍，增強了其在人體體溫下的活性。此外，研究人員通過點突變，得到了重新設計的新Cas12b，讓酶的活性位點更容易和DNA靶序列接近。與Cas9相比，重新設計的Cas12b在細胞培養實驗中對靶序列具有更高的特異性。

　　研究團隊最后通過通過實驗證明，對隨機引入插入缺失的分析結果顯示，新開發的Cas12b的編輯效率與Cas9和Cas12a相當、甚至更高；同時，和常用的Cas9相比較，Cas12b導致的錯誤插入缺失都要少很多，脫靶效應顯著降低。

　　2. Nature最新研究首次在哺乳動物體內實現基因驅動

　　基因驅動是一項基因工程技術，能夠使特定基因有偏向性地遺傳給下一代。借助被譽為“基因剪刀”的CRISPR基因編輯技術，基因驅動目前已經被應用于昆蟲等生物中。在1月24日發表在Nature期刊的的最新文章中，研究人員使用CRISPR-Cas9改變了雌性小鼠生殖系，驅動了白色皮毛和紅色熒光蛋白相關基因的表達，成功將基因驅動技術應用于脊椎動物體內。這也是首個強有力證明哺乳動物體內基因驅動作用的研究。

　　據悉，這項研究由加州大學圣地亞哥分校（UCSD）進化發育生物學家Kimberly Cooper領導。研究團隊重點研究了酪氨酸激酶基因。該基因決定小鼠毛色，能夠讓研究人員直觀觀察到其目標改造基因是否被拷貝。除此之外，研究團隊還將這項技術應用于肢體發育和進化的三趾跳鼠的研究。研究人員表示，這種方法可以幫助我們將多種基因變異結合起來，將小鼠用于生物醫學研究和藥物設計，以及研究進化相關的問題。

　　總體來說，這項研究精確了雌性小鼠Cas9生成的時間，分析了更高的效率是否能決雄性小鼠缺乏同源定向修復的問題。Kimberly Cooper表示，“這是第一次證明該方法的可能性，但還不算和不完美，因為仍需改進。”但另一方面，這也意味著該技術未來還有廣闊的發展空間。

　　3. 首批體細胞克隆疾病模型猴在中國誕生

　　生物節律是生物體內部發生的周期性變化過程。生物節律涉及多種生理生化過程，是引發精神類疾病、心血管疾病、年齡相關疾病甚至腫瘤的危險因素。為研究生物節律紊亂機制與相關疾病治療方法的研發，建立非人靈長類生物節律紊亂模型是一種較為理想的途徑。

　　1月24日，我國頂級綜合英文期刊National Science Review在線發表了兩篇體細胞克隆疾病獼猴模型相關研究成果。中國科學院神經科學研究所與上海腦科學與類腦研究中心研究團隊利用體細胞核移植技術、CRISPR/Cas9基因編輯技術，成功構建5只體細胞BMAL1基因敲除的生物節律紊亂獼猴模型。這是國際上首次成功構建一批遺傳背景一致的生物節律紊亂獼猴模型，將為神經退行及精神等疾病的機制研究與藥物治療研究提供重要支撐。

　　該研究首次利用體細胞核移植技術獲得了一批遺傳背景一致的疾病獼猴模型，為構建具有統一遺傳背景的獼猴疾病模型鋪平了道路。同時，該研究為其他相關疾病的機制和治療研究（如癌癥）的動物模型構建奠定了基礎，有助于加速疾病機理和靶向治療藥物研發的研究進展。BMAL1敲除獼猴模型的成功構建是模擬人體節律紊亂相關疾病研究邁出的關鍵一步，也是繼我國科學家成功構建長壽基因全身敲除食蟹猴模型后的又一個重要突破，預示著我國將正式開啟批量化、標準化創建疾病克隆猴模型的新時代。

　　4. 先天性失明基因編輯療法迎來突破

　　先天性黑蒙癥是發生最早、最嚴重的遺傳性視網膜病變，是導致兒童先天性盲的主要疾病。目前已發現有多個基因突變導致的不同類型先天性黑蒙癥。1月23日，Editas Medicine公司（創始人為張鋒）的Morgan L. Maeder等人在頂級醫學期刊Nature Medicine 發表了最新研究論文。

　　研究使用該公司開發的編號為EDIT-101的CRISPR/Cas9基因療法，巧妙地去除由CEP290基因中的IVS26突變產生的異常剪接供體，從而恢復正常的CEP290基因表達，成功恢復了Leber先天性黑蒙癥10型的視力。這一成果也表明基于CRISPR的基因編輯療法在治療遺傳疾病方面的可行性。這也是Editas Medicine公司繼Daviad Liu使用CRISPR基因編輯技術恢復人類遺傳性耳聾小鼠模型聽力后，在CRISPR基因治療遺傳病領域的又一重磅突破。

　　據了解，2018年12月1日，美國FDA已經接受Editas Medicine公司為EDIT-101遞交的IND申請，允許該公司開展使用CRISPR基因編輯手段治療Leber先天性黑朦10型患者（LCA10）的臨床試驗。EDIT-101有望成為世界上第一款在人體內使用的CRISPR療法。