基因编辑技术的最新进展是什么？ _基因

以这两年CRISPR基因编辑技术研究进展来看，最重大的研究进展就是可以实现对DNA单个碱基的编辑。之前的CRISPR基因编辑技术只能对DNA靶序列进行随机插入和缺失。超过6万个基因变异与人类疾病有关，其中近3.5万个基因变异是由一个DNA碱基错误引起的。近两年基因编辑技术的重大改进，就是可以纠正这种点突变，不仅是在DNA中，也在RNA上。

哈佛大学David Liu 实验室在2016年在nature发表“Programmable editing of a target base in genomic DNA without double-stranded DNA cleavage”实现单碱基编辑。作者对Cas9蛋白进行了改造，使其仍能结合到目标靶位点DNA序列，但是不会对DNA进行切割。通过在Cas9上融合一个胞嘧啶核苷脱氨酶，可以将胞嘧啶（C）转换成尿嘧啶（U）。该碱基编辑系统能高效地矫正各种在小鼠和人类细胞系中存在的和人类疾病相关的点变异，在永久修正细胞DNA占总细胞比例15-75%，indel形成不到1% 。

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在今年10月末，David Liu 实验室继续在nature发表“Programmable base editing of A?T to G?C in genomic DNA without DNA cleavage”，实现了单碱基编辑将A?T碱基对编辑成G?C碱基对。作者通过蛋白质工程对大肠杆菌E Coli的腺嘌呤脱氨酶E. coli TadA（ecTadA）进行了进化改造，人工进化得到能够对正常双链DNA上腺嘌呤进行脱氨的腺嘌呤脱氨酶。腺嘌呤脱氨酶能够将腺嘌呤A脱氨转变为次黄嘌呤I，I在被细胞识别的时候识别为G，因此被复制或者修复的时候就实现A?T碱基对转换成G?C 。TadA, Cas9外加guide RNA就组成了一个腺嘌呤碱基( adenine base editor，ABE)编辑系统，在人类T细胞中实现A-T碱基转化为G-C碱基对（50%编辑效率），indels率0.1%左右。

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此外，CRISPR技术先驱张锋研究组今年10月分别在science和nature发表了两篇关于cas13酶家族的文章，RNA editing with CRISPR-Cas13和RNA targeting with CRISPR–Cas13 。在Prevotella菌中分离得到了PspCas13b酶，开发了CRISPR新系统RNA Editing for Programmable A-to-I replacement“REPAIR”，重新设计改造了PspCas13b，不能切割RNA但是可以结合在特定的靶序列RNA 。同时，利用ADAR2蛋白对靶序列上腺嘌呤核苷A替换成次黄嘌呤核苷I，实现单碱基编辑。

Nature今年发表研究论文“Enhanced proofreading governs CRISPR–Cas9 targeting accuracy”指出改变修正Cas9的REC3结构域可以大幅降低CRISPR-Cas9系统的脱靶效应。

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在临床应用方面，美，韩，中国的研究人员利用CRISPR-Cas9 基因组编辑技术修复人类胚胎中和遗传性心脏疾病有关的变异，虽然没有植入胚胎，但是进一步证实编辑人类生殖细胞系（卵子、精子或早期胚胎）的DNA是安全有效的。

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其他网友观点

基因编辑技术经历了数代更迭，随着CRISPR技术的发展重新振兴了基因编辑领域。

今年一月份，来自世界各地的科学家聚集在美国加利福尼亚州，第一届国际剪辑编辑大会（International Conference on Base Editing）就在这里举办，主题范围从基础生物学到翻译和应用领域，包括对所有生命王国的研究。另一个目标是为快速发展的编辑领域的新的和跨学科的合作，思想和讨论提供一个异常舒适和令人兴奋的氛围。

这次会议的主角就是CRISPR技术。

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什么是CRISPR技术？它的原理是什么？

CRISPR技术是在20世纪90年代初发现的，2002年被命名为CRISPR 。CRISPR全称是Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats（成簇的规律间隔的短回文重复序列）。CRISPR是存在于细菌中的一种基因，该基因组中含有曾经攻击过该细菌的基因片段。

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【基因编辑技术的最新进展是什么？】具体原理：

第一阶段：宿主捕获入侵者的外源核酸序列，并将其整合到CRISPR簇的间隔区中

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第二阶段：即当宿主再次检测到入侵者时，CRISPR簇被转录成前体crRNA，并被加工为成熟的能够识别tracrRNA的前体。

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第三阶段：Cas9蛋白与crRNA与tracrRNA组合成CASCAD(CRISPR associated complex for antivirus defense，CRISPR相关病毒防御复合物)，识别并切割入侵者的DNA 。

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最新进展

基因编辑技术发展迅速，每年都会涌现数项novel研究技术进步。

这里介绍一篇Liu, David R.2017年的最新研究进展论文。Liu, David R.中文名为刘如谦，是哈佛大学化学与化学生物系教授。刘如谦博士还担任美国布罗德（Broad）研究所副所长与“Richard Merkin教授”，以及霍华德-休斯医学研究所（HHMI）研究员。

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单碱基编辑技术（Base editing）、噬菌体辅助持续进化（PACE）和以DNA为模板的化学合成（DNA-templated synthesis）是刘如谦教授实验室最具代表性的三项前沿技术，其中单碱基编辑作为新一代基因编辑技术成功入围《科学》杂志最终评选的2017年年度四大突破。

凭借深厚的学术造诣和丰富的教学经验，刘如谦教授荣获罗纳德-布雷斯洛奖（Ronald Breslow Award）、纯化学奖（Pure Chemistry Award）以及亚瑟-科普学者奖（Arthur C. Cope Scholar Award）等多个国际大奖，并于2017年入选《自然》全球十大科学人物。

在这篇文献中，Liu, David R.团队成功的实现了在基因组DNA中介导A-T到G-C转化的腺嘌呤碱基编辑器（ABE）技术，

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与目前的基于Cas9核酸酶的方法相比，ABE可以更有效，更干净地引入点突变，并且脱靶基因组的修饰更少，并且可以在人类细胞中安装纠正疾病或抑制疾病的突变。与以前的基础编辑器一起，ABE可以直接编程地引入所有四个过渡突变，而无需双链DNA切割。

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胞嘧啶和5-甲基胞嘧啶的自然水解脱氨分别形成尿嘧啶和胸腺嘧啶，估计每个人每天每个细胞发生100-500次，可能导致C-G到T-A突变，约占所有已知病原性SNP的一半（图a）。迄今为止，所有的基因编辑技术都是讲C-G转化为A-T，这这项研究中，David团队开发出了新型的腺嘌呤积极编辑器（ABE），可将细菌和人类细胞中DNA的A-T转化为G-C碱基对，并且具有很高的产品纯度。该项技术极大的扩展了碱基编辑的范围。

目前，David教授文章被引次数达到25563，年平均被引次数达到89.07，并且每年被引次数正在逐年升高，说明基因编辑领域越来越多的人参与，这个领域方兴未艾。

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今年，David已经发了7篇Nature和Nature子刊，这让宅家看论文的我们情何以堪。基因编辑虽然还不完美，但是一系列的突破是朝着正确的方向前进。

小伙伴们，一起加油吧！！

参考文献：

Gaudelli, N. M. et al. Programmable base editing of A.T to G.C in genomic DNA without DNA cleavage. Nature 551, 464-+, doi:10.1038/nature24644 (2017).