基因编辑技术成为人类对抗疑难杂症的新利器(基因编辑技术会用来改良人类吗)

基因编辑技术成为人类对抗疑难杂症的新利器

当地时间10月12日，一篇关于利用crispr-cas9技术治疗镰状细胞贫血症的论文，在美国学术期刊《科学·转化医学》上发表。由美国加州大学伯克利分校与旧金山分校以及犹他大学组成的研究团队，利用crispr-cas9技术在体外成功修复干细胞中的致病突变基因，给镰状细胞贫血症患提供了潜在的治疗方法。

镰状细胞贫血症是一种遗传疾病，由血液细胞中的基因突变引起，导致担负运载氧功能的血红蛋白分子黏在一起，使得细胞呈镰刀状，由此得名。这些镰刀状的畸形细胞会导致血管阻塞，无法为组织输氧，从而引发贫血、疼痛甚至器官衰竭等症状。

据统计，每年全球大约有25万新生儿患有先天性镰状细胞贫血症。非洲裔美国人和生活在撒哈拉以南非洲地区的人们长期受到镰状细胞贫血病的侵扰。人类已经与之搏斗超过65年，crispr-cas9基因编辑技术的加盟，让人类对抗镰状细胞贫血症有了新的武器。

所谓基因编辑技术指的是人类对目标基因进行“改造”，实现对特定dna片段的敲除、加入等，在医学领域带来颠覆性革命。crispr-cas9是第三代基因编辑技术，被称为“基因魔剪”。

近日发表的该研究正是运用了crispr-cas9，思路很直接，即重写骨髓的造血干细胞中发生突变的基因序列，将致病突变基因修复掉。干细胞具有自我复制能力，这样一来，从理论上讲，镰状细胞贫血症患者可以摆脱该疾病的困扰。

在论文中，研究人员介绍，将使用crispr-cas9“改造”过的干细胞移植到小鼠体内后，研究组发现，这些干细胞可以存活至少16个星期，同时没有产生副作用的迹象。在小鼠体内的试验释放了令人欣喜的信号，意味着这一治疗方法或许能在人体上适用。

“这是一个很重要的进步，因为这是第一次我们证实了干细胞经过一定程度的编辑改造后，能对镰状细胞贫血症患者的治疗有效果，”该论文其中一位作者mark walters如是说。mark walters是美国加州大学旧金山分校血液与骨髓移植项目（bmt）的负责人。

该论文的通讯作者、美国加州大学伯克利分校创新基因组计划（igi）科技总监jacob corn透露，他们希望通过为患者重新注入“编辑”过的干细胞，从而缓解镰状细胞贫血症患者的病情。但jacob corn 坦言：“在这种治疗方法进入临床治疗之前，还有很多的工作需要去做，但我们对此有信心。”

被研究者认为需要在投入临床试验前解决的问题之一是效率。目前，该研究的效率仍待提高。当研究人员从患者身上提取造血干细胞，改造后在体外进行实验时，有缺陷的基因的修复效率是25%。但当研究人员将同样改造过的细胞移植到小鼠体内时，只有5%修复好的细胞能产生完好的血红蛋白。

据外媒报道，未来五年内，mark walters将和jacob corn继续合作，一起启动早期的人体临床试验，检验这种新的治疗方法。

基因编辑技术会用来改良人类吗

基因编辑技术会用来改良人类
近日广州医科大学范勇团队发表论文，宣布他们用基因编辑技术制造出一个能对艾滋病毒免疫的人类胚胎。艾滋病毒要人体内存活、繁衍，需要跟人体免疫细胞表面上的一种蛋白质结合，进入免疫细胞。有极少数人这个蛋白质的基因发生了突变，艾滋病毒没法进入免疫细胞，这些人天生就对艾滋病毒免疫。范勇团队用一种称为CRISPR/Cas9的基因编辑技术对人类胚胎细胞里头的基因组进行改造，人为让该蛋白质基因发生突变，理论上这样产生的胚胎细胞将会对艾滋病毒具有免疫力。

这是史上第二例用这种基因编辑技术改造人类胚胎细胞。第一例也是中国科学家完成的。那是在去年，中山大学生物学副教授黄军就团队用该技术修改了人类胚胎细胞中与β型地中海贫血症有关的基因。发表这两篇论文的学术期刊都没有什么影响力，然而它们都在国际上引起了广泛的关注，称得上是一年来中国生物医学领域在国际上最著名的成果，比国内那些动不动就号称有望获得诺贝尔奖的成果著名多了。

然而它们之所以著名，并非因为它们有多高的学术价值。它们的意义只是证明了CRISPR/Cas9这种基因编辑技术可以用来改造人类胚胎细胞。但是这是我们预料中的。这种基因编辑技术是近年来生物医学研究的一大热门，此前已被其他实验室用于修改其他动物细胞的基因，包括猴子胚胎细胞的基因，人类胚胎细胞的基因也能被改造一点也不意外。它们之所以引起关注，就在于竟然“敢于”也改造人类胚胎细胞的基因，这在国外、特别是在西方国家，是一个很有争议的、甚至可以说是禁忌的课题。在黄军就团队的论文发表后，国际上甚至还专门开了一次会议，讨论基因编辑技术涉及的伦理问题，要求暂停用它来改造人类胚胎，禁止用于辅助生殖。

THP-1基因编辑细胞：免疫疾病与抗炎作用研究利器

戈谢病(GD)是由酸性β-葡萄糖苷酶基因(GBA1)突变引起的一种常染色体隐性溶酶体沉积病，会导致酸性β-葡萄糖苷酶(GCase)活性不足，随后在溶酶体内逐渐积累糖基神经酰胺(GlcCer)和糖基鞘氨醇(LysoGL1)。一直以来研究人员专注于开发有效的，可重现该病的基因和表型特征的GD细胞模型，以寻求更好的病理生理学研究和开发新的治疗方法。Eleonora Pavan等学者利用CRISPR/Cas9技术对THP-1细胞的GBA1基因进行了编辑，构建了单核细胞的等基因GD模型。

研究人员应用编辑流程后（图1A），通过WB筛选出3个显示出GCase低表达的THP-1克隆（图1B），其中D2克隆几乎没有酶活性(野生型剩余活性为1%)。由于在GD细胞中积累的GlcCer被溶酶体酸性神经酰胺酶转化为其去乙酰化的溶脂酶LysoGL1，被认为是GD的生物标志物。因此，研究人员还检测了这些克隆中的LysoGL1的含量（图1D），研究GCase活性的降低是否导致了LysoGL1的积累。最终发现只有D2克隆中极低的剩余酶活性会导致大量底物积累，因此研究人员选择了D2作为GD模型。THP-1

GBA1突变细胞为进一步探讨GD病理生理学提供了一个很好的模型，可以当作一些难以获得、在体外难增殖的细胞的替代研究对象例如GD患者的单核细胞、单核细胞分化而来的巨噬细胞或iPSC分化的巨噬细胞。

源井生物依靠独家CRISPR-U?技术体系，拥有超5000例成功案例，其中THP-1基因编辑是源井生物的明星服务，尽管THP-1具有转染难、单克隆生长率低等特点，源井生物研发一系列优化措施，使THP-1的基因编辑成功率大幅提升。

系统性红斑狼疮(Systemic lupus erythematosus, SLE)是一种多因子自身免疫性疾病。核因子NF-E2相关因子(Nrf2)介导许多抗氧化和抗炎基因的转录和表达。由于Nrf2缺失会导致老年雌性小鼠发生狼疮样自身免疫性肾炎，提示Nrf2对SLE的发生发展至关重要。有研究表明，衣康酸（Itaconate）是Nrf2的一种新型激活剂。Itaconate直接烷基化Keap1上的151、257、288、273和297半胱氨酸残基，使Nrf2蛋白稳定、积累和活化。此外，一种新的细胞渗透性衣康酸衍生物，4-辛基衣康酸(OI)，增加了具有抗氧化和抗炎能力的下游基因Nrf2的表达。为了证实OI诱导的抗炎作用需要激活Nrf2，研究人员利用shRNA和构建?Nrf2基因敲除细胞系来抑制THP-1人巨噬细胞中的Nrf2和完全敲除THP-1细胞中的Nrf2。如图所示，具有Nrf2 shRNA或Nrf2- ko构建的稳定THP-1细胞中Nrf2 mRNA的表达水平显著降低(图2A)。OI诱导的Nrf2蛋白稳定(图2A)、HO1/NQO1mRNA(图2C)和蛋白(图2B)的表达以及NQO1的激活(图2D)几乎被Nrf2沉默或KO阻断(图2B- d)。重要的是，OI预处理并不会抑制LPS诱导的NFκB活化(图2E)和TNF-α的产生(图2F)。

通过进一步的研究表明，Nrf2的激活在OI诱导的抗氧化和抗炎作用中是必需的。Nrf2沉默或敲除几乎完全消除了SLE患者来源的?PBMCs和LPS激活的THP-1细胞中OI诱导的作用。与其他Nrf2激活剂相比，这种新化合物的一个关键优势是它直接与Keap1相关，并导致Keap1乙酰化和Nrf2解离，使得Nrf2直接并持续激活。该研究证明了OI和itaconate对SLE的治疗有重要的治疗价值。

白细胞介素(IL)-38是属于IL-1家族的一种细胞因子，这种细胞因子在类风湿性关节炎(RA)滑膜组织中表达，有研究发现IL-38缺乏的小鼠加剧了关节炎。为了研究IL-38在THP-1单核细胞系体外过表达是否影响其细胞因子的产生，研究人员使用慢病毒转染THP-1细胞法使其过表达人IL-38(图3A, B)。结果显示在THP-1细胞中过表达IL-38显著降低了脂多糖(LPS)刺激后IL-6和IL-23p19 mRNA的表达。此外还显著降低LPS诱导的IL-6、TNFα、IL-23和IL-10蛋白分泌2.5倍(图3C, D)，但IL-1β未受影响(图3D)。

该研究强调了IL-38在体内过表达的抗炎作用：该细胞因子在炎症浸润中作用于巨噬细胞，对Th17细胞因子有间接作用，降低了促炎细胞因子的表达。但IL-38是否能够被认为是关节炎或其他炎症性疾病的一种新的治疗选择，还有待进一步的实验研究。

英国批准基因编辑用于精准育种，基因编辑是什么？有什么作用？

基因编程是一种利用计算机生成算法或程序的方法，它被广泛应用于机器学习、人工智能、图像处理等各个领域。通过基因编程，计算机可以自动地设计和优化程序，使得它们能够更好地完成特定的任务。基因编程允许程序员和科学家们利用生物学和遗传学的原理，将计算机程序看作一个生物体，通过不断地进化和优化，创造出更加强大和高效的程序。

标题一：基因编程的原理

基因编程的主要原理是模拟自然进化过程。计算机程序可以看作是一组代码的集合，就像生物体中的基因一样，控制着程序的运行和表现。基因编程将基因理论应用到计算机程序设计中，利用遗传算法和突变等机制，不断地进化和优化程序，以获得更好的效果。这在复杂问题的解决和优化方面具有非常广泛的应用。

标题二：基因编程的应用

基因编程在机器学习、人工智能、图像处理等领域具有广泛的应用。在机器学习中，基因编程可以用来自动生成高效的算法，优化模型的结构和参数，从而提高预测的准确性和泛化能力。在人工智能领域，基因编程可以通过自适应学习、自适应控制等方法，让机器更好地适应环境和任务，从而实现自主学习和决策。在图像处理领域，基因编程可以用来优化算法的性能和速度，实现高效的图像识别和分类。

标题三：基因编程的优势

与传统的程序设计方法相比，基因编程具有以下优势：

1. 自动化：基因编程可以自动化地生成、优化和适应算法和程序，极大地提高了工作效率和准确性。

2. 鲁棒性：基因编程可以通过遗传算法和突变等机制，让程序更具有适应性和鲁棒性，能够应对不同的环境和数据集。

3. 多样性：基因编程可以生成各种不同的算法和程序，具有更多的选择和灵活性，有利于找到更优的解决方案。

总之，基因编程是一种非常有前途的技术，它可以为人工智能、机器学习、图像处理等领域带来更高效、更灵活、更创新的解决方案。未来，基因编程将会成为计算机科学和人工智能领域的重要研究方向，为我们创造出更多的惊喜和机遇。

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