基因编辑技术再获新突破

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基因编辑技术再获新突破
- s5 h4 v2 R, \, `( g来源：科学网 / 作者：孙学军 / 2015-09-30
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- M& @/ x9 w! h$ P# T4 h过去3年，CRISPR基因编辑技术成为生命科学领域的最热门研究，因为利用这种简单的手段，科学家可以方便地对感兴趣的基因进行编辑，使基因编辑从过去高大上的尖端技术变成科学家的常用武器，也给人类基因疾病的治疗带来希望。利用这种技术，科学家已经先后成功对多种细胞，包括人类胚胎细胞进行了基因编辑。由于这种技术的简单方便，一些业余的生命科学研究爱好者都开始使用这种技术进行基因改造。几乎所有人都认为，CRISPR基因编辑技术是最有希望问鼎诺贝尔化学奖的研究。不过作为一种新技术，仍然存在一些缺陷和不足，也就是说仍然有改进的潜力。- n3 c! o# }% q7 L
美国著名华裔科学家MIT张锋教授团队是该领域的领先小组之一，最近发表论文提供了一种更好的CRISPR基因编辑工具，他们根据生物进化理论，在细菌蛋白库中寻找更理想的DNA切割酶，获得了成功，使该技术超更简单、更便宜、更快、更准等方向上迈进一大步。; Q5 S& j5 ~/ [4 X
CRISPR是生命进化历史上，细菌和病毒进行斗争产生的免疫武器，简单说就是病毒能把自己的基因整合到细菌，利用细菌的细胞工具为自己的基因复制服务，细菌为了将病毒的外来入侵基因清除，进化出CRISPR系统，利用这个系统，细菌可以不动声色地把病毒基因从自己的染色体上切除，这是细菌特有的免疫系统。微生物学家10年前就掌握了细菌拥有多种切除外来病毒基因的免疫功能，其中比较典型的模式是依靠一个复合物，该复合物能在一段RNA指导下，定向寻找目标DNA序列，然后将该序列进行切除。许多细菌免疫复合物都相对复杂，其中科学家掌握了对一种蛋白Cas9的操作技术，并先后对多种目标细胞DNA进行切除。这种技术被称为CRISPR/Cas9基因编辑系统，迅速称为生命科学最热门的技术。从事这一技术开发的团队则一直关注如何进一步改进该技术。张峰团队在这一竞赛中率先取得了成功。3 `/ R' s8 u0 N& u
张锋是MIT的分子生物学家，他们对数百个候选来自细菌的蛋白酶进行筛选，结果发现其中一个许多细菌对抗病毒感染的蛋白CPF1，具有编辑DNA的能力。利用新建立的基因编辑系统，张锋小组成功对人类细胞进行编辑。该研究上周在《细胞》杂志发表了该研究论文。0 l0 Z, P7 D( Y# Y5 Q4 q8 t
与过去的CRISPR／Cas9基因编辑系统相比，新的张锋版CRISPR／CPF1基因编辑系统拥有五大优势。
+ B! }  U* X  B5 b4 h+ F& C0 R# a第一，只需一个协助RNA分子。Cas9系统需要2个RNA分子协助，Cpf1只需要一个RNA分子。
! U7 J8 W$ v8 {( c4 W第二、Cpf1酶分子量比Cas9小，进入细胞更容易，编辑成功率会提高。
! _% }3 I  x* \4 h* \: j: V" k第三，Cpf1系统不同的识别序列令其基因编辑效果更好。# ?7 ]2 Y1 P$ M9 N) T
第四，剪切位置与Cas9不同，选择余地更大。) J' z0 g& `* n3 ?& g2 C
第五，产生黏性末端，便于新DNA序列插入。  Y' |, S% |- J+ z5 ~
总之，张锋小组新建立的Cpf1基因编辑系统，使这一技术变的更容易操作，编辑效果更好。
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