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2016年基因编辑之中国成果一览

2016年基因编辑之中国成果一览

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  近年来随着研发投入的不断增加,中国的科研实力正在快速的崛起。2016年,在研究得最火热的基因编辑领域,中国科学家在其技术和应用方面也取得了丰硕的成果。
  1.在基因编辑应用方面
  1月26日,中国科学院上海生命科学研究院的仇子龙在《自然》杂志上的研究显示他们培育出一种MeCP2基因过表达的转基因猴,使猴子及其后代都表现出与人类自闭症相似的行为。这是人类第一次成功得到了MECP2倍增综合征的灵长类动物模型,也是首次发现非人灵长类转基因动物模型中行为学表型的变化。这将有助医学界深入研究人类自闭症的病理和治疗方法。
  广州医科大学附属第三医院范勇教授4月6日发表在Journal of Assisted Reproduction and Genetics上的研究,通过CRISPR-Cas9技术对人类3PN受精卵进行基因编辑,诱导其发生突变,并改变免疫细胞的细胞膜蛋白CCR5(这是HIV病毒入侵T细胞的主要受体之一),让4个受精卵成功免疫HIV。
  7月,四川大学华西医院的卢铀教授率先利用CRISPR–Cas9基因编辑技术将修饰后的细胞注入肺癌患者进行人类临床试验,这是世界上首个在人类机体中进行的CRISPR试验。11月16日,《自然》杂志进行了后续报道,并确认全球首个CRISPR技术的人体应用已在中国启动。注射过程是在2016年10月28日发生的,而且迄今为止,这名病人表现得“还不错”。 卢铀教授在接受《自然》杂志采访时说这次治疗进展得很顺利,患者也即将接受第二次注射。
  深圳市第二人民医院973项目首席科学家蔡志明与黄卫人、刘宇辰对CRISPR-Cas9基因编辑系统进行改进完善,实现对Cas9的操控,可控制肿瘤细胞胞内信号流动方向,对肿瘤细胞多种 “恶性”行为进行有效干预。相关研究成果在线发表于9月5日英国《自然·方法学》上。
  10月31日在线发表于Nature Biotechnology上的研究显示,北京大学魏文胜教授和哈佛大学刘小乐教授的联合团队以慢病毒为载体构建出一个单链向导RNA(sgRNA)的库,用其中的sgRNA去靶向作用于多种基因的编码区域,在全基因组范围内对人源肝癌细胞系Huh7.5OC中的近700个癌症或其他疾病相关长链非编码RNA(lncRNA)的基因进行了功能筛选。
  四川大学华西生物治疗国家重点实验室的魏于全院士课题组首次采用人工病毒进行CRISPR-Cas9基因编辑系统输送,成功在小鼠肿瘤模型中完成了靶基因编辑,达到了较好的肿瘤治疗效果,相关成果发表在11月13日的《美国化学学会·纳米》杂志上。
  7月12日,广州医科大学附属第三医院孙筱放团队通过基因编辑技术修复β-地中海贫血缺陷基因,使其诱导分化出正常的造血干细胞,为患者提供新的自体移植治疗选择。
  1月5日,来自中国科技大学、中科院广州生物医药与健康研究院、广州医科大学第二附属医院和中南大学的研究人员用CRISPR/cas9基因编辑技术成功修复人类iPSCs细胞中癫痫有关的基因突变,并揭示了SCN1A功能缺失突变所致的癫痫发生的生理学机制。在这项研究中,研究人员将基因组编辑技术与iPSC来源的模型结合起来,纠正了癫痫患者iPSC中的致病突变。
  2.在基因编辑技术方面
  5月2日,河北科技大学副教授韩春雨《自然·生物技术》杂志报告了中国科研人员发明的一种基因编辑技术NgAgo-gDNA。有专家评论,尽管这种技术尚处于初期阶段,但其潜力有望超过近来被看作诺贝尔奖热门的美国CRISPR-Cas9技术。但目前关于NgAgo的有效性还存在争议。
  11月11日,Cell Reseach 在线刊登了中国南通大学刘东团队关于 NgAgo 研究的最新成果,他们发现 NgAgo 系统确实有效! NgAgo可以改变斑马鱼的表型,但这并非是通过基因编辑实现的。事实上,团队通过实验得出结论,NgAgo 系统可以在不改变目标基因序列的情况下,对基因表达实现 knockdown(即下调其目标mRNA 表达水平),且这可能与 NgAgo 的基因剪切活性没有关系。
  南京大学的周国华、赵庆顺和朱敏生教授9月15日在《Genome Biology》报道了一种基于SGN的基因编辑新技术,以结构引导的内切酶(SGN,Structure-guided nuclease)实现体内外DNA任意序列的靶向和切割。实现了可编程的基因编辑系统,具有以下特点:短链ssDNA导向的基因组特定位置;编辑结果是产生大片段的deletion(可以大于2.6kb);可以在斑马鱼胚胎中成功编辑内源基因。
  北京大学生命科学学院魏文胜课题组,设计了一种提高产生可靠基因组修饰效率的方法,使用一个线性供体片段,该片段包含一个报告系统,通过结合一种不依赖于同源重组(HR)的敲入策略,成功地富集了特异性携带靶基因突变的细胞克隆。相关研究结果发表在11月1日《FEBS Letter》杂志上。
  12月5日,《分子植物》杂志在线发表了中科院上海生命科学研究院朱健康研究组的研究论文。该研究利用碱基修饰酶APOBEC1在水稻中开发了CRISPR/Cas9的碱基编辑技术,提供了一种简单高效的碱基突变方法,将进一步促进CRISPR/Cas9技术在植物基因组学研究和农作物分子设计育种中的应用。该技术大大拓展了CRISPR/Cas9技术在植物中的应用,为植物基因功能解析和作物分子育种提供了一项新的技术路线。
  《分子细胞》(Molecular Cell)杂志12月15日在线发表了生物物理研究所王艳丽课题组关于CRISPR-Cas系统的最新研究成果,解析了结合有sgRNA的C2c1晶体结构,并缩短了该sgRNA的长度,验证了这种独特结构的真实性和有效性。这一研究结果有助于开发新的基因组编辑工具,降低基因编辑过程中的脱靶现象。
  通过科学家们的不懈努力,2016年的中国在基因编辑领域硕果累累,相信在新的一年里,他们将会创造更多的成果。2017年3月24-25日生物360将在上海举办基因编辑学术研讨会,届时,仇子龙教授、范勇教授、魏文胜教授、刘东教授、赵庆顺教授等都将会在此次会议上对他们的最新研究作报告。