中国研发出基因编辑系统控制新技术：实现对癌细胞的定向干预

中国研发出基因编辑系统控制新技术：实现对癌细胞的定向干预

2016年09月09日讯 英国《自然·方法学》期刊网络版上发表论文说，他们开发的一项新技术可高效控制CRISPR——Cas9基因编辑系统，从而实现对癌细胞的定向干预。

近年迅猛发展的CRISPR--Cas9系统具有很强的基因编辑和调控能力，通过sgRNA的精确“制导”和cas9核酸酶实施靶向基因功能操作，两者协同实现编辑和调控能力。这一系统已在生命科学和医学等多领域得到广泛应用，然而其在应用过程中仍有许多方面尚待完善，如避免“使用失控”和“过度编辑”等问题。

深圳市第二人民医院的研究人员通过互补结合核酸适配体RNA茎部序列与CRISPR--Cas9系统中sgRNA负责识别靶基因的序列，实现了对CRISPR--Cas9系统的控制，形成一套可精确调控基因激活、抑制和切割等多重功能的新技术。

传统方法主要借助外部“力量”来消灭癌细胞，但往往会伤及无辜正常细胞，引起极大副作用。对于基因突变导致细胞信号转导异常的癌症，研究人员利用新技术能够控制癌细胞内信号流动方向，有效干预癌细胞的多种“恶性”行为，启动这些细胞自身的死亡程序。

研究人员已利用包括膀胱癌在内的多种类型癌细胞验证了这套新工具的有效性。论文第一作者、深圳市第二人民医院的刘宇辰对新华社记者说：“这是过去传统研究方法所不容易或无法实现的，而由于正常细胞不存在癌细胞特有分子，因此它们基本不受影响。”

论文通讯作者、深圳市第二人民医院的黄卫人说：“课题组正测试一些体内基因输送系统的有效性和生物安全性，如工程化大肠杆菌、溶瘤病毒、免疫细胞、纳米颗粒等等。未来如果成功，将能够进一步提升这种工具的抗癌效应，并且也能拓展到多个领域，包括癌症、糖尿病等多种疾病的精准治疗方案也有望得到改变。”

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。

最新的基因编辑技术有哪些优势呢？

成功让雄性老鼠体细胞变成卵细胞
当地时间3月8日，在英国伦敦召开的第三届人类基因组编辑国际峰会上，来自日本九州大学的林克彦（Katsuhiko Hayashi，音译）教授介绍了该研究的详细情况。
该技术包括首先从雄性老鼠身上提取皮肤细胞，然后将其转化成类似干细胞的状态，以创建所谓的诱导性多能干细胞（iPS cells）——一种可以转化为其他类型细胞的细胞。因为该皮肤细胞从雄性老鼠身上提取，因此具有XY染色体。林克彦教授的团队剔除了其中的Y染色体，再向另一个细胞“借来”一个X染色体，然后将两个X染色体巧妙地“粘”在一起。这一流程使得干细胞变成卵细胞。
“这其中最大的诀窍就是X染色体的复制。”林克彦教授说，“我们真的试图建立一个系统来复制X染色体。”
最后，拥有两个X染色体的这些细胞被放置在一个卵巢类器官中进行培养，从而形成卵子。当与正常精子受精后，科学家们获得了大约600个胚胎，并将其植入代孕老鼠体内。最终，代孕老鼠诞生了7只小鼠幼崽。
这些小老鼠看起来很健康，会有一个正常的寿命，并在成年后得以继续生育后代。“它们看起来还不错，在正常生长，以后能够成为父亲。”林克彦教授表示。实验中约1%的生产成功率低于用正常女性卵细胞能够达到的5%的成功率。
不孕不育症患者的新希望？
现阶段该技术还不能安全用于人类
林克彦教授表示，该研究的主要动机是希望能够为罹患不孕不育症的夫妻提供一种生育治疗方法，例如患有特纳综合征的妇女，她们拷贝的X染色体有一整个或部分缺失的情况。
他继续补充，目前，这项研究仍处于早期阶段，卵细胞的质量不高。“即使在老鼠身上实验，卵细胞的质量也存在很多问题。因此，在考虑将其作为一种生育治疗方法之前，我们必须克服这些问题，这可能需要很长的时间。”他表示。
同时，在这个阶段，技术还不能安全地用于人类。但是，他认为这一问题能够在10年内得到解决。然而，部分科学家认为这一时间估计过于乐观，因为目前在实验室条件下还未能从女性细胞中创造出可行的人类卵细胞。并且，也有科学家提出，人类的细胞需要更长的培养时间来产生一个成熟的卵细胞，这可能会增加细胞获得不必要的遗传变化的风险。
此外，林克彦教授还提出对社会是否能够接受这一技术的担忧。他并不赞同男性用自己的精子和人工制造的卵细胞来创造一个婴儿。“在技术上这是可能的。但是我不太确定在现在这个阶段，它是否安全或为社会所接受。”他补充到。林克彦教授已经向科学杂志《自然》提交了这一研究。
中国科学院的王浩义教授认为，在考虑将该技术应用于临床之前，还有很长的路要走。“科学家从不说永远，原则上，实验已经在老鼠身上完成了，当然它可能在人类身上实现。但我可以预见到未来（该技术）会遇到很多挑战，我无法预测（克服它们）将花费多少年。”
红星新闻记者 王雅林 实习生 王慕宁

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