基因編輯技術指能夠讓人類對目標基因進行「編輯」,實現對特定DNA片段的敲除、加入等。而CRISPR/Cas9技術自問世以來,就有著其它基因編輯技術無可比擬的優勢,技術不斷改進後,更被認為能夠在活細胞中最有效、最便捷地「編輯」任何基因。
2018年11月,中國學者賀建奎宣稱成功利用基因編輯技術,讓一對有抵抗愛滋病毒能力的雙胞胎誕生,引起全球一片譴責之聲。上月,廣東省「基因編輯嬰兒事件」調查組現已初步查明,該事件系南方科技大學副教授賀建奎為追逐個人名利,自籌資金,蓄意逃避監管,私自組織有關人員,實施國家明令禁止的以生殖為目的的人類胚胎基因編輯活動。
最近基因編輯領域還有哪些大事發生呢?那麼就來跟著前瞻經濟學人一起看看吧。
全球首例攜帶有特定基因編輯的克隆猴在中國誕生
1月23日,世界首例生物節律紊亂體細胞克隆猴在中國誕生,1批5隻,意味著中國正式開啟了批量化、標準化創建疾病克隆猴模型的新時代。
非靈長類動物與人類高度相似,是研究節律紊亂相關疾病的理想動物模型。去年,中國科學家第1個培育出體細胞克隆猴雙胞胎「中中」和「華華」,給人類帶來了用動物模型研究節律紊亂相關疾病的希望。本次獲得的5隻BMAL1基因敲除的克隆猴宣稱這實踐的可能性。
研究團隊成員、神經科學研究所生物節律與衰老疾病研究組組長張洪鈞研究員介紹:「在哺乳動物的大腦中,有一個控制生物節律的『起搏器』,他就是位於下丘腦的視交叉上核。如果將他損毀,動物的晝夜節律就會完全消失。這個起搏器平常一般是通過一系列節律基因來調控晝夜節律的,BMAL1便是這些核心節律基因中的一個。」
研究團隊採集了1隻BMAL1基因敲除徹底,且睡眠紊亂症狀最明顯的獼猴的體細胞,通過之前掌握的體細胞克隆技術,成功獲得了5隻BMAL1基因敲除的克隆猴。
和去年不同的是,去年的克隆猴來源於流產猴胚胎,今年來源於成年活體基因編輯猴的體細胞,年歲越大的猴子細胞越衰老,所以這次的實驗難度更高。
目前,全世界每年對獼猴的使用量高達10萬隻,主要被用於藥物篩選實驗。體細胞克隆猴技術讓人們在一年內就能製備大批遺傳背景相同的模型猴,大大減少了個體差異對實驗的幹擾。這樣,只要使用很少數量的克隆猴,就能夠完成很有效的篩選。
美科學家正編輯對抗先天失明的人類胚胎
一名紐約科學家正試圖編輯人類胚胎的DNA——這是一種與中國科學家賀建奎基因編輯嬰兒方式類似的方法。
哥倫比亞大學發育細胞生物學家Dietrich Egli博士表示,他正在使用諾貝爾獎獲得者CRISPR基因編輯方法修復早期胚胎的DNA突變。Egli博士自己稱這項工作為「基因組破壞」,但聲稱他自己的實驗純粹是為了研究目的,目的是確定該過程的安全性。
目前,他告訴美國國家公共電臺(NPR),他只是在胚胎發育一天後就將其銷毀,但為了充分了解該程序的安全性,Egli博士將不得不允許胚胎發育更長時間,這引發了嚴重的倫理問題。
gli博士聲稱正在採取一種更加謹慎的方法。他正在使用CRISPR修復與遺傳性失明有關的基因。但他說,他的工作並不是要創造經過基因編輯的嬰兒,而是為了「研究目的」測試他的方法的安全性。
Egli博士正一個接一個地將先天失明(稱為色素性視網膜炎)男性的精子「浸入」含有CRISPR工具的溶液中,CRISPR工具被編程用來切除帶有缺陷的基因。然後他將精子注射到卵子中,卵子中含有健康的眼部疾病基因。他們的想法是,當它們結合在一起時,卵子的健康基因副本就會進入。在看似簡單的修復過程完成後,Egli博士說他只是讓胚胎存活了一天,用以觀察這項技術是否安全。
但是,當然,如果最終的目標是通過基因編輯將這種疾病從人類DNA中剔除,那麼最終這些胚胎將不得不發育完全。
根據前瞻研究院數據,在整個臨床級基因檢測市場中,目前主要是華大基因、貝瑞基因、達安基因、迪安診斷、金域醫學等。其中,華大基因、貝瑞基因於2017年相繼憑藉基因檢測業務上市,以生育健康類為代表的臨床級基因檢測服務佔其營業收入比重超過50%,暫時處於基因檢測行業龍頭地位。
華大集團與深圳建行達成戰略合作
2018年12月26日下午,在深圳國家基因庫,華大集團與中國建設銀行深圳市分行(以下簡稱「深圳建行」)舉行戰略合作協議的籤約儀式。根據協議,深圳建行為華大集團成員企業提供綜合金融服務,用於滿足華大集團的發展。
五種孤生作物基因組被破解 華大助力非洲提高糧食質量
2018年12月7日,由深圳華大生命科學研究院主導,非洲孤生作物聯盟(The AfricanOrphan Crops Consortium, 簡稱AOCC)等共同合作完成的「The Draft Genomes of Five Agriculturally Important African OrphanCrops」 論文在完全開放獲取期刊GigaScience上發表。非洲孤生作物遺傳資源種類豐富多樣,是非洲許多國家、地區人民的食物、營養和經濟來源之一,但由於其單個品種產量低、研究少且總體推廣力度不夠,常常被當地人們所忽視。本次研究通過對五種非洲孤生作物進行測序,尋找提高作物營養和產能的基因,為進一步改良作物種質奠定基礎,同時也為改善當地居民的營養和食品安全提供重要的指導意義。
浙江省水稻專家利用基因編輯成功克隆雜交稻種
上月,據中國農科院最新消息,中國水稻研究所水稻生物學國家重點實驗室王克劍團隊,利用基因編輯技術建立了水稻無融合生殖體系,成功克隆出雜交稻種子,首次實現雜交稻性狀穩定遺傳到下一代。該項成果近日在線發表於《自然·生物技術》雜誌。王克劍團隊將秈粳雜交稻品種春優84選為水稻無融合生殖研究的模式品種,利用CRISPR/Cas9基因編輯技術敲除了其中4個水稻生殖相關基因,使雜交稻產生了無融合生殖性狀,並產生了與雜交稻一樣的克隆種子;團隊進一步檢測確定,通過克隆種子培育的子代植株與一代雜交稻高度相似。這意味著農戶將可以「留種」,不再需要重新制種和購買。
全國320萬新生兒接受遺傳性耳聾基因篩查
截至2018年底,全國320多萬新生兒接受了遺傳性耳聾基因篩查,其中藥物致聾基因攜帶者有8400多人,直接避免了受檢者和家庭成員約8萬多人因使用藥物不當而致聾。1月8日,中共中央、國務院在北京隆重舉行國家科學技術獎勵大會。由清華大學、中國人民解放軍總醫院和博奧生物集團有限公司(簡稱「博奧生物」)聯合研發的「遺傳性耳聾基因診斷晶片系統的研製及其應用」項目榮獲2018年度國家技術發明獎二等獎。這是入圍醫藥衛生組僅有的兩個二等獎項目之一。
復旦教授發現精神分裂症風險基因位點,與青春期大腦發育有關
1月17日凌晨,這篇醞釀五年多的論文終於面世——馮教授領銜的課題組以《與精神分裂症風險關聯的非同義突變位點與大腦殼核體積相關:一項全腦體素-全基因組關聯分析》為題,發表於頂級期刊《美國醫學會雜誌•精神病學卷》。該課題組發現並確定了一條基因-大腦-精神分裂症的新通路:鋅轉運體SLC39A8基因rs13107325位點單核苷酸多態性的風險等位基因,幹擾青春期大腦殼核的正常發育,進而增加成年後患精神分裂症的風險。
華大智造攜手基因組數據平臺微基因WeGene,啟動「人人基因組時代」
近日,華大智造與國內領先的基因組數據平臺微基因WeGene,在2018測序技術和應用高峰論壇上宣布啟動測序者計劃之「邁向人人基因組時代」,將攜手致力於——讓每個中國人都擁有一份全基因組數據。華大智造營運長蔣慧博士和微基因執行長陳鋼博士等作為代表參與啟動。華大智造在今年10月發布的超高通量基因測序儀——MGISEQ-T7,堪稱「超級生命計算機」。在本次「邁向人人基因組時代」啟動儀式上,微基因宣布預定了首臺MGISEQ-T7。「我們已預定了第一臺MGISEQ-T7,用於中國人群DTC隊列研究,例如中國人群掌紋膚紋GWAS研究,阿茲海默高危人群隊列及篩查等等。明年,微基因的個人全基因組測序服務,體驗也將全面升級。」陳鋼博士介紹道。
研究人員開發了增強基因治療的技術
Dalhousie醫學院卡梅倫癌症生物學研究科學家Graham Dellaire博士利用他對基因在人體細胞中組織和修復的知識,開發出一種可以使基因治療更有效,更安全的技術。他的作品最近發表在Nucleic Acids Research and Nature上。被稱為年度突破性發現的CRISPR代表「聚集規則 - 間隙短回文重複序列」。它可以準確地靶向和編輯DNA,提供治癒遺傳疾病和尋找新的癌症治療方法的潛力。
新一代「基因編輯」食物很快就會走上超市貨架
下一代生物技術食品正在走向食品雜貨店的貨架,首先可能是沙拉醬或格蘭諾拉燕麥卷,由基因調整過的豆油製成,對心臟有好處。到今年年初,第一批經過DNA「編輯」的植物或動物食品預計將開始銷售。這是一種不同於如今備受爭議的「轉基因」食品的技術,更像是一種更快的育種技術,有望促進營養、促進作物生長,並使家畜更頑強、水果和蔬菜更持久。美國國家科學院(US National Academy of Sciences)宣布,基因編輯是改善糧食生產所需的重大突破之一,以便在氣候不斷變化的情況下,讓全球再養活數十億人。
研究人員將用基因編輯技術喚醒番茄的辣味基因
來自巴西和愛爾蘭的研究人員稱,他們正在使用CRISPR/Cas9基因編輯技術製造辣味番茄,這些番茄可以用來製作辣椒噴霧、麻醉劑和減肥藥等。大約1900萬年前,辣椒和番茄同屬於一個祖先,兩者體內都藏有辣味基因。後來番茄中的辣味基因漸漸休眠,番茄也進化成如今的酸甜口味。巴西維索薩聯邦大學的阿古斯丁·澤斯哥恩(Agustin Zsögön)和他的團隊在近期出版的《植物科學趨勢》中表示,像CRISPR/Cas9這樣的基因編輯技術可以「喚醒」番茄中休眠的辣味基因。他們在努力進行製造辣味番茄的工作,希望在今年年底之前有一些好消息。
英研究用「基因剪刀」培養對流感具備免疫能力的雞
路透社22日報導,首批轉基因小雞今年晚些時候將在英國愛丁堡大學羅斯林研究所孵化。世界首隻克隆動物「多莉羊」1996年誕生在羅斯林研究所。項目主導人之一、英國帝國理工學院病毒學教授溫迪·巴克利介紹說,研究人員正利用獲稱「基因剪刀」的CRISPR基因編輯技術,改變某種蛋白質的一個特定組成,以便讓雞具備對流感病毒的完全抵抗力,但雞的其他基因不會變化。
科學家用「基因剪刀」改良香蕉
英國《通訊·生物學》雜誌31日在線發表了一項最新研究:非洲科學家團隊報告了一種可以成功消除大蕉的香蕉條紋病毒的策略。這是一種基於「基因剪刀」CRISPR技術的策略,有望幫助改善大蕉的生長,並提高其產量。
科學家發現腸道菌群中新型的抗生素耐藥基因
人類機體腸道中有數以萬億計的微生物,其中主要是細菌,他們共同組成了腸道菌群。大部分腸道細菌對人類宿主無害,然而誘發機體疾病的細菌同時也存在於腸道中。大部分的細菌都對抗生素比較敏感,但人類腸道中也有一部分細菌會對抗生素耐受。來自伯明罕大學研究者Willem van Schaik教授團隊通過將已知抗生素耐藥性蛋白的結構與人類腸道中細菌所產生的蛋白質的結構進行對比,在人類腸道細菌中發現了數千個新型的抗生素耐藥基因。
歐洲法院裁定:基因編輯等基因誘變技術屬轉基因技術
位於盧森堡的歐洲法院2018年裁定,包括基因編輯在內的基因誘變技術應被視為轉基因技術,原則上應接受歐盟轉基因相關法律的監管。歐洲法院當天發表聲明說:「通過基因誘變獲得的生物是轉基因生物……原因在於基因誘變以天然不會發生的方法修改了生物的遺傳物質。」基因誘變是一種常用的育種技術,可用於培育抗特定殺蟲劑的作物品種。與轉基因技術不同的是,基因誘變在不插入外來DNA(脫氧核糖核酸)的情況下修改作物的基因組。
最新裁定意味著,包括CRISPR基因編輯等在內的誘變技術在歐洲將接受與轉基因技術一樣的監管。
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