孟山都本月再次公布重磅消息：将用CRISPR-Cas9技术育种

孟山都本月再次公布重磅消息：将用CRISPR-Cas9技术育种

2016年10月09日讯 继宣布被德国制药巨头拜耳公司收购后，孟山都本月再次公布重磅消息：它已获准将美国布劳德研究所的基因编辑技术CRISPR-Cas9相关专利用于农作物育种，并率先将这一先进技术用于农业商业化。但孟山都在使用该技术时必须遵守几个关键制约。

2013年发明并已在医学领域商业化的CRISPR-Cas9技术，在农业领域也有广阔潜力，可增加产量、降低化学农药使用，并使作物耐受因全球变暖而频繁出现的干旱。谈到孟山都抛弃几十年的基因修饰技术（GMOS）转向CRISPR技术的原因，该公司负责生物技术研究的汤姆·亚当斯表示，GMOS技术引入的外源基因在农作物基因组中的位点太随机，大部分插入并不能满足想要的预期，因此获得某个优良特性往往需要多年培育。“但CRISPR能靶向获得想要的任何特性，而且这个特性还能可靠传递到下几代。”另外，GMOS培育物种仍携带的原有基因，会充当“刹车”作用，随时终止新特性的表达；而CRISPR改变基因后，原有的非耐虫害等基因已经不复存在，且更加精准和高效。“未来你们会看见改性农作物更加频繁地出现。”

但因这一技术仍面临伦理和安全性问题，布劳德研究所在与孟山都公司的合作中提出多项限制条件。首先，在商业化中不能用这一技术进行“基因驱动”研究。“基因驱动”是指转基因农作物获得的特性能够一代代遗传下去，经过几代更替，新基因就会在所有作物中存在，这可能给生态系统带来未知的威胁。其次，孟山都不得用这一技术培育不能繁育后代的种子。因为一些公司为了谋取暴利，会让种子失去繁育下代的能力，这样农民必须每年购买种子，负担沉重。再次，合作条约还规定，这次授权并不是独家，布劳德研究所仍可将专利授权给其他种子公司。最后，孟山都被要求不能运用这一技术改良烟草等威胁人类健康的物种。

CRISPR-Cas9简介

CRISPR/Cas9 是细菌和古细菌在长期演化过程中形成的一种适应性免疫防御，可用来对抗入侵的病毒及外源DNA。CRISPR/Cas9 系统通过将入侵噬菌体和质粒 DNA 的片段整合到 CRISPR 中，并利用相应的 CRISPR RNAs（crRNAs）来指导同源序列的降解，从而提供免疫性。

crispr/cas9技术的原理与应用

crispr/cas9技术的原理与应用如下：

对于CRISPR-Cas9的作用机理可以分为三个阶段来理解。

1、第一阶段：CRISPR的高度可变的间隔区的获得（俘获外源DNA，登记“黑名单”）

CRISPR的高度可变的间隔区获得，其实就是指外来入侵的噬菌体或是质粒DNA的一小段DNA序列被整合到宿主菌的基因组，整合的位置位于CRRSPR的5'端的两个重复序列之间。

2、第二阶段：CRIPSR基因座的表达（包括转录和转录后的成熟加工）

CRISPR序列在前导区的调控下转录产生pre-crRNA（crRNA的前体），同时与pre-crRNA序列互补的tracrRNA（反式激活crRNA）也被转录出来。pre-crRNA通过碱基互补配对与tracrRNA形成双链RNA并与Cas9编码的蛋白组装成一个复合体。

3、第三阶段：CRISPR/Cas系统活性的发挥（靶向干扰）

crRNA，Cas9以及tracrRNA组成最终的复合物就像是一枚制导导弹，可以对入侵者的DNA进行精确的打击。这个复合物将扫描整个外源DNA序列，并识别出与crRNA互补的原间隔序列。

CRISPR-Cas9的广泛应用：

基因敲除（Knock-out）

Cas9可以对靶基因组进行剪切，形成DNA的双链断裂。在通常情况下，细胞会采用高效的非同源末端连接方式（NHEJ）对断裂的DNA进行修复。但是，在修复过程中通常会发生碱基插入或缺失的错配现象，造成移码突变，使靶标基因失去功能，从而实现基因敲除。

基因抑制、基因激活（Repression or Activation）：

Cas9的特点是能够自主结合和切割目的基因，通过点突变的方式使Cas9的两个结构域RuvC-和HNH-失去活性，形成的dCas9只能在sgRNA的介导下结合靶基因，而不具备剪切DNA的功能。

因此，将dCas9结合到基因的转录起始位点，可以阻断转录的开始，从而抑制基因表达；将dCas9结合到基因的启动子区域也可以结合转录抑制/活化物，使下游靶基因转录受到抑制或激活。因此dCas9与Cas9、Cas9 nickase的不同之处在于，dCas9造成的激活或者抑制是可逆的，并不会对基因组DNA造成永久性的改变。

俄罗斯将于2021年开始部署卫星互联网

科技 战略

美国国家科学基金会为量子技术、海洋和新能源领域的中型基础设施项目投资1.25亿美元

据美国国家科学基金会（NSF）网站10月29日消息，NSF为推动量子技术、海洋和新能源领域的突破性科学研究，为3个中型基础设施项目投资1.25亿美元，用于更新设备、仪器以及培训研究人员。这三个项目分别为：一是康奈尔大学的高能同步加速器，其发射的高磁场光束线有助于了解材料的量子特性，推动量子感测和量子计算的发展。二是蒙特利湾水族馆研究所的全球海洋生物地球化学阵列，该阵列是由500个机器人传感器浮标组成的网络，可以收集海洋化学和生物学数据，有助于监测并改善海洋 健康 。三是加利福尼亚大学圣地亚哥分校的分布式能源网络测试基础设施，有助于推动可再生和分布式能源用于未来的电网。

美国防部发布《电磁频谱优势战略》，旨在保持全域优势

据国防 科技 要闻11月2日消息，美国防部发布2020年版《电磁频谱优势战略》，旨在协调美国防部全部电磁频谱（EMS）资源、能力和行动，解决电磁频谱作战环境复杂性的问题，确保国家安全，兼顾经济繁荣。该战略提出将电磁频谱管理和电磁战整合为统一的电磁频谱作战系统、使商业EMS准入要求符合国家安全利益等5项指导原则。该战略还提出开发卓越的EMS能力，建设敏捷且一体化的EMS基础设施，全面做好EMS作战的准备，为获取EMS优势建立持久的合作伙伴关系，以及建立有效的EMS管理体系等5个战略目标。美国防部将在未来几个月围绕此战略制定实施计划。

美国战略和预算评估中心发布《选择性披露：长期竞争的战略方法》报告

据CSBA官网11月2日消息，美国战略和预算评估中心（CSBA）发布《选择性披露：长期竞争的战略方法》报告。报告指出应将选择性信息披露作为重要的美国防战略要素，分析了信息在长期竞争中的作用，概述了标准程序、机密程序及选择性披露等3种信息披露框架，讨论了公开或隐瞒信息的标准，提出对未来研究和行动的建议。报告指出，特定的信息披露有隐藏实力、威慑及误导等作用，需考虑竞争对手的目标、偏好、反应速度和潜在响应，以及关键技术和能力在启动、部署、应用等不同时间阶段。可揭示信息包括已开发和部署的能力、新颖操作概念、尚不存在的能力及已过时能力等，以提高对手对美国的军事效能评估，增加不确定性从而扰乱对手计划，增加对手的研究成本。报告认为，从以下三个方面进行信息披露将可能有利于美国的长期竞争：一是使对手相信其有实现关键目标的强大能力，从而提高防御复杂度；二是使对手重视内部关键目标防御，从而将力量和投资从周边地区转移至本土防御；三是使对手担心其核威慑力量的安全性，从而将投资从常规部队转移到核威慑力量等。

信息

巴西政府宣布启动国家人工智能创新网络

据ZDNet网11月2日消息，巴西政府已宣布启动针对人工智能（AI）的国家创新网络，该网络旨在提高巴西国内公司的生产能力和竞争力。该网络由巴西 科技 创新部（MCTI）和巴西工业研究与创新公司（EMBRAPII）共同合作创建。巴西政府将在未来5年内拨款约1200万美元，用于加强对AI研究机构的扶持，促进其开发和创新能力的发展。该创新网络还将促进私营部门不同组织间的合作、推动大企业与初创企业合作，以带动 汽车 行业、农业等行业的AI发展。

美国一网络安全企业称2020年全球数据泄露数量超360亿条

据E安全11月3日消息，美国网络安全企业“Risk Based Security”在其2020年第三季度数据泄露速览报告中称，2020年全球数据泄露数量已超360亿条。该报告是根据全球各类公开信息、报告和新闻报道汇编而成，其中汇总的数据来源于网络攻击、服务器配置错误等事件导致的信息泄露。报告称，第三季度共有6次公开的严重数据泄露事件，共泄露80亿条数据，占全年泄露数据总数的22%以上；医疗行业受网络攻击影响最大，该行业遭遇的入侵事件占入侵事件总数的11.5%。

生物

奥地利研究人员开发出突破性技术CRISPR-LICHT

据生物通公众号11月2日消息，奥地利科学院分子生物技术研究所的研究人员开发出突破性技术CRISPR-LICHT，该技术可在人体组织中并行分析数百个基因。该技术基于CRISPR-Cas9技术和双条形码法的结合，将一个引导RNA和一个遗传条形码添加到用于培育类器官细胞的基因组中的一段DNA中，从而可以看到每个类器官的整个细胞谱系，并能计算每个起始细胞产生的细胞数量。该技术被称为异质组织细胞分辨率的CRIPSR谱系追踪（CRISPR-LICHT），可使科学家们筛选出所有可能与疾病有关的基因。相关研究成果发表于《科学》期刊。

美国兰德公司发布《可穿戴传感器技术及其在执法中的潜在应用》报告

据RAND官网11月2日消息，美国兰德公司发布《可穿戴传感器技术及其在执法中的潜在应用》报告，表明可利用可穿戴传感器技术（WST）识别高优先级需求以改善官员的安全和 健康 。报告指出，目前的WST还未充分开发，无法用于整体的执法目的。尽管商业设备价格低廉且便携，但其缺乏通知和支持决策所需的准确性和精确性。因此，短期重点是使WST更适用于执法部门，让执法部门参与开发WST，并制定管理和监测数据的政策。报告建议，应向官员们介绍WST的多种用途和目的；进行试点测试，并收集经验反馈；开发有序或分阶段的方法，对经验证的WST进行实地评估；建立个人基准，以解决个人间的差异；对数据采用端到端的加密；为WST用户制定关于解释数据和度量标准的指导和教育。

美国科学家首次揭示细胞自我修复的分子机制

据生物谷公众号11月2日消息，美国芝加哥大学等机构的科学家首次揭示了细胞中自我修复的分子机制。所有细胞都拥有肌动蛋白细胞骨架，其对细胞的迁移、生长、伸展等过程至关重要。当细胞破裂时，人类基因组中编码的70多种LIM结构域蛋白会快速检测损伤并聚集在患处，与肌动蛋白丝的拉伸构象直接结合，使过度拉伸的细胞开启自我修复反应。该研究揭示了细胞内的特殊蛋白质是如何检测到驱动力量并开启修复的过程。

能源

著名核能专家发布《2020年全球核能报告》

据能源跳动11月3日消息，《世界核工业状况报告》主要作者、著名核能专家施奈德(Mycle Schneider)发布《2020年全球核能报告》，报告围绕五个关键议题进行讨论。一是详细对COVID-19的流行对核部门的影响以及运营商和监管机构的反应提供初步的国际评估。报告认为对COVID-19危机的安全和安保影响的深入评估不能仅局限于过去几个月，而且应该着眼在未来几年，因为大修计划将在未来至少两年内受到影响。二是中东的核电。报告认为随着阿拉伯世界第一座核反应堆在阿拉伯联合酋长国的启动，现在是分析该地区能源政策和核电作用的适当时机。三是本报告深入讨论了主要的七个重点国家的核能发展情况。四是福岛核电站的状况分析。随着越来越多的核设施或达到预定的使用寿命，或由于经济状况恶化而关闭，它们的退役正成为一个关键的挑战。五是可再生能源与核能的对比，可再生能源的部署和发电比核能部门更好地抵御了COVID-19大流行的影响。

阿根廷投资51亿美元提振页岩业

据国际能源参考11月3日消息，阿根廷政府出台“未来四年页岩产业财政刺激计划”，该计划将为阿根廷本土页岩气以及常规天然气开发提供补贴。阿根廷政府预计将在2021年投入15亿美元，此后每年将至少投入10亿美元，为参与本土页岩开发的企业提供补贴。据悉，阿根廷本土的Vaca Muerta资源区为全球第二大页岩气藏区域。多年来，阿根廷政府为这一区域的开发已提供了多项支持政策。然而，由于近年来全球天然气供应多处于过剩状态，低迷的天然气价严重打击了企业开发的积极性，同时，该地区管道建设受限，开发成本高企，导致该地区天然气产量始终在低位徘徊。今年以来，新冠肺炎疫情的蔓延则进一步放缓了该地区页岩气开发的步伐。阿根廷能源部长Dario Martinez表示，新的政策将为Vaca Muerta地区吸引超过50亿美元的投资，从而为上述问题带来转机。

俄将建造三艘全球动力最强的核动力破冰船

据中国核网11月2日消息，俄罗斯总统已签署一项有关俄罗斯联邦2035年前北极地区发展与确保国家安全战略的命令。根据命令，俄罗斯为开发北极将建造3艘“10510型”全球动力最强的破冰船，以及5艘“22220型”破冰船。“10510型”为全球最强的核动力破冰船，将用于保障北方海路全年通航。其动力为12万千瓦，航速22节，长209米，宽47.7米，破冰厚度4米，排水量近7万吨。“22220型”核动力破冰船为全球最大的破冰船，用于保障俄罗斯在北极的领导地位。船长173.3米，宽34米，排水量3.34万吨。该破冰船能够在北极为船队领航，破冰厚度可达三米。

海洋

土耳其公布首型武装无人快艇，可用于执行情报、监视、侦察及水面作战等任务

据国防 科技 要闻11月3日消息，土耳其近期公布首型武装无人快艇“ULAQ”。该艇由先进的复合材料制成，航程400km，速度65km/h，有昼夜可视及加密通信能力，可在移动车辆和指挥部或海上平台（如航母、护卫舰）进行操控，用于执行情报、监视、侦察、水面作战、非对称作战、护航及战略基础设施保护等任务。该艇设计已于8月完成，目前刚完成结构建造，计划在舾装完成后于12月投入地中海水域。

美国麻省理工学院开发出无需电池的水下导航系统

据cnBeta网11月3日消息，美国麻省理工学院研究人员开发了一种新的导航系统，该系统无需电池就可在水下进行导航。新系统的工作原理是采用压电材料，这些材料在受到机械应力时，就会产生电荷。随后，研究人员创造了一种方法，让这些传感器将声波信息转化为二进制代码，以测量周围海洋的温度或盐分含量等。研究人员称，新系统以及基于相同技术的未来系统可以更好地绘制海底地图，并进行各种自动监测和海底导航。

航空

美军印太司令部进行“先进作战管理系统”第三次演示验证

据航空简报11月2日消息，美空军在印太司令部举行的“英勇盾牌”（Valiant Shield）军事演习中对“先进作战管理系统”（ABMS）进行了第三次演示验证。此次演示验证充分展示了ABMS系统对战场基础设施状态、决策指挥行为的支撑作用。据悉，此次军事演习是ABMS系统首次在美国本土之外的作战司令部进行测试验证。

美国平流层公司计划于2021年对高超声速飞行试验平台开展测试

据微视航天11月3日消息，美国平流层公司正在对Talon-A和Talon-Z高超声速飞行试验平台进行研发，并计划于2021年对其开展飞行测试。Talon-A是一种完全可重复使用的自主液体火箭动力飞行器，长8.5米，翼展约3.4米，既能自主水平着陆，又能借助自身动力水平起飞，用于测试飞行速度达6马赫的高超声速装备。Talon－Z重约29吨，最大飞行高度152.4千米，最大射程1481千米，飞行速度10马赫。

航天

俄罗斯将于2021年开始部署卫星互联网

据卫星界11月2日消息，俄联邦航天局局长罗戈津宣布，俄罗斯计划于2021年起开始着手实施“球体”(Sfera)计划，将打造由640颗卫星组成的卫星 星座 。该 星座 将由多种类型卫星组成，可提供定位、雷达探测及通信服务等功能。同时，该 星座 将可为北海等偏远地区提供网络通信服务。

美国SpaceX公司首席执行官马斯克称，“星链”网络服务有望于2021年中期进入印度市场

据TechWeb网11月3日消息，美国SpaceX公司首席执行官马斯克在社交网络上表示，“星链”网络服务有望于2020年中期进入印度市场。据美国网速测试统计公司Ookla的最新数据显示，“星链”网络服务的试用速度已突破160Mbps，超过美国95%的宽带连接。目前，SpaceX公司已发射了近900颗“星链”卫星，可为美国西北地区提供初步网络服务。

新材料

欧洲航天局正在研究能够抵挡月球尘埃的新材料

据新华社11月3日消息，欧洲航天局正在研究能够抵挡月球尘埃的新材料。相关人员称，新材料不会是某种单一材料，而是某种创新型分层材料，但成分待定。目前，研究人员正利用一种名为EAC-1A的人工材料模拟月球尘埃对物质的磨蚀作用。研究人员希望确保太空服的密封处、所用橡胶和任何接头都不会因宇航员在月球上行走而被过度堵塞或损坏。据报道，欧洲航天局目前正与法国科梅克斯公司、德国纺织和纤维研究所以及民间科学组织奥地利太空论坛等合作伙伴讨论此事。

先进制造

迪士尼研发出首款无皮肤机器人，能够做出眨眼以及其他微表情

据环球网11月2日消息，迪士尼与伊利诺伊大学香槟分校、加州理工大学合作，联合研发出了一款无皮肤机器人，该机器人能够模仿人类的面部动作，做出快速眨眼、凝视、摇头等微表情。机器人胸部的传感器能够指导机器人与人类进行交互，使其眼球运动从直接停留凝视转变为微微上下移动，模仿人类真实眼神。迪士尼一直致力于研发逼真的类人机器人，并计划将这项技术用于打造旗下主题乐园的动画人物。该机器人的问世也反映了未来机器人研发的精细化趋势。

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由国际技术经济研究所整编

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研究所简介

国际技术经济研究所（IITE）成立于1985年11月，是隶属于国务院发展研究中心的非营利性研究机构，主要职能是研究我国经济、 科技 社会 发展中的重大政策性、战略性、前瞻性问题，跟踪和分析世界 科技 、经济发展态势，为中央和有关部委提供决策咨询服务。“全球技术地图”为国际技术经济研究所官方微信账号，致力于向公众传递前沿技术资讯和 科技 创新洞见。

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哪些蛋白可以使cas9从dna上掉落

哪些蛋白可以使cas9从dna上掉落
一、CRISPR/Cas9系统的构成 CRISPR(clustered,regularly interspaced,short palindromic repeats)是一种来自细菌降解入侵的病毒DNA或其他外源DNA的免疫机制。在细菌及古细菌中，CRISPR系统共分成3类，其中Ⅰ类和Ⅲ类需要多种CRISPR相关蛋白（Cas蛋白）共同发挥作用，而Ⅱ类系统只需要一种Cas蛋白即可，这为其能够广泛应用提供了便利条件。目前，来自Streptococcus pyogenes的CRISPR/Cas9系统应用最为广泛。 Cas9蛋白（含有两个核酸酶结构域，可以分别切割DNA两条单链。Cas9首先与crRNA及tracrRNA结合成复合物，然后通过PAM序列结合并侵入DNA，形成RNA-DNA复合结构，进而对目的DNA双链进行切割，使DNA双链断裂。 研究人员为了将CRISPR/Cas9技术发展为高效的基因打靶工具，又进行了优化和改造。Cong, L.等人[1]在不影响系统效率的情况下，将crRNA和tracrRNA融合为一条RNA。通过这种简化，CRISPR/Cas9系统现仅包括两个元素：Cas9蛋白和sgRNA（single guide RNA）。因此现在人们将CRISPR/Cas9技术也称为Cas9/sgRNA技术。 二、CRISPR/Cas9技术的基因编辑机制 CRISPR/Cas9通过对预设的DNA位点进行切割，造成DNA双链断裂（DSB, double strand break）。这种DNA的损伤可以启动细胞内的修复机制，主要包括两种途径： 一是低保真性的非同源末端连接途径（NHEJ，Non-homologous end joining），此修复机制非常容易发生错误，导致修复后发生碱基的缺失或插入（Indel），从而造成移码突变，最终达到基因敲除的目的。NHEJ是细胞内主要的DNA断裂损伤修复机制。利用靶向核酸酶可以在受精卵水平高效的实现移码突变，从而制备基因敲除模式动物。CRISPR/Cas9技术的出现，使得无需再使用相应物种的ES细胞系就可以制备基因敲除模式生物，且已成功应用于小鼠[5]、大鼠[6]、猪[7]、灵长类[8]、果蝇[9]等等。 第二种DNA断裂修复途径为同源介导的修复（HR, homology-directedrepair），这种基于同源重组的修复机制保真性高，但是发生概率低。在提供外源修复模板的情况下，靶向核酸酶对DNA的切割可以将同源重组发生的概率提高约1000倍[10]。利用这种机制可以实现基因组的精确编辑，如：条件性基因敲除、基因敲进、基因替换、点突变等等。 CRISPR/Cas9技术以自己操作的便捷性，高效的基因编辑能力获得青睐，成为当下科研工作者的新宠儿。各大实验室纷纷加入开发CARISPR/Cas9技术的行列中，媒体也将之评为21世纪最有影响的十大技术之一。让我们跟随CRISPR/Cas9技术的脚步一起加强科研基础的建设，推动生物科研的进步！

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