CRISPR/Cas9系统在基因编辑和疾病治疗中的应用
2021-01-30张思桐黄妙惠
张思桐,黄妙惠
(福建师范大学南方生物医学研究中心 福建省天然免疫生物学重点实验室,福建 福州 350117)
CRISPR/Cas9技术是一种新型基因编辑工具,是以RNA导向的DNA识别系统,可在不同生物体中高效和特异性地进行基因编辑和调控。CRISPR技术以其易于操作,可多重编辑,能够进行高通量筛选,更强的可扩展性等成为生物医学研究革命性的新工具。
1987年,Ishino等率先在大肠杆菌中发现29nt串联间隔重复序列,2002年Ruud等人首次使用CRISPR(clustered regulatory interspaced short palindromic repeat)来描述该间隔重复序列。随后,在2005年三个研究小组发现CRISPR中的间隔序列与感染细菌和古细菌的病毒高度同源,2007年Barrangou等提供了Ⅱ型CRISPR/Cas9系统介导的适应性免疫的第一个实验性证据。2012年Martin等发表了与反式激活的crRNA(tracr RNA)配对的crRNA,形成了2个RNA结构并介导Cas9将DNA双链断裂(double strand break,DSB)引入靶DNA中。2013年Cong和Mali等人同时发表的开创性研究表明CRISPR系统首次完成对哺乳动物细胞的基因编辑。2016年,研究人员在CRISPR/Cas9活体细胞目标识别和利用CRISPR/Cas9引起癌症突变的失活方面取得了重大突破[1]。2017年,张峰等人证明CRISPR/Cas13可以靶向哺乳动物细胞中的RNA和功能,并可以作为研究哺乳动物细胞中RNA和促进治疗发展的灵活平台[2]。2018年,首次启动CRISP/Cas9临床试验。2020年,首例患者接受了直接将CRISPR注射人体内的基因编辑疗法[3];同年,诺贝尔化学奖颁发给Emmanuelle Charpentier和Jennifer Doudna以表彰他们对CRISPR/Cas9基因编辑技术的贡献(CRISPR/Cas9系统发展时间线见图1)。 CRISPR/Cas9技术以其具有较强的特异性和高效率,并能准确、快速地筛选全基因组的能力,使它在基因突变、改造、特定疾病模型建立、癌症治疗等方面成为可能,为疾病治疗提供新的手段。……
