回顾基因编辑2019年进步和对未来可能持有

经常因为CRISPR(集群空间短回文重复)基因编辑于2012年被发现,该技术得到了大量的关注,产生了巨大的兴奋的能力做出精确,永久的改变在动物和植物的DNA。

通过改变基因序列,CRISPR有潜力为患有严重疾病提供新的治疗方法由单个基因突变引起的,包括镰状细胞病(SCD),囊性纤维化和亨廷顿氏舞蹈症。CRISPR也被调查作为治疗获得性免疫缺陷综合症(艾滋病)和提高抗肿瘤免疫治疗。它的使用无疑会扩大除了这些疾病领域技术的发展。CRISPR基因编辑也可以用来改善作物的弹性,提高产量,提高营养价值,帮助养活不断增长的世界人口与有限的可用资源。

常对话检查技术的潜力,很难专注于自2012年以来所取得的成就,对未来来决定什么是可能实现的在不久的-和更长的任期。

我们已经走了多远

尽管CRISPR基因编辑仍处于起步阶段,有许多未知数和遗留问题,我们已经看到第一个治疗应用在人类临床试验进行了测试。在2018年,癌症免疫疗法的临床试验宾夕法尼亚大学的开放。在这个实验中,CRISPR基因组编辑用于修改病人的t细胞表达一种ESO-1嵌合抗原受体和消除PD-1表达式。

在2019年,顶点药品和CRISPR疗法打开临床试验治疗b-thalassemia和镰状细胞病用的胎儿血红蛋白表达基因组编辑重新激活患者自身的造血干细胞,更换有问题的b-hemoglobin功能基因导致这些疾病。这个试验将在美国,加拿大和欧洲。

这两个试验涉及CRISPR编辑执行”体外”,在患者干细胞是移除,基因组编辑在实验室执行和修改后的细胞后被病人积极治疗。一个在活的有机体内开辟了人类临床试验Editas医学和艾尔建2019年治疗雷伯氏先天性黑内障10 (LCA10),遗传性失明的,由视网膜下直接注射CRISPR AAV病毒载体。

虽然这些试验是第一个使用CRISPR方法来治疗人类疾病在美国,第一个CRISPR实际上是在中国进行临床试验,和九个试验目前列为积极招募病人在中国对美国政府临床试验数据库。

这些研究将需要数年时间来运行和分析结果。在整个过程中,一个关键的重点将是任何非目标效应的监测(选票)在这些患者。CRISPR基因编辑依赖于核酸酶,这种目标基因组中特定序列,然后介绍削减到DNA链。这些削减允许删除现有的DNA和DNA替换与修改。然而,乳沟和编辑可能发生在其他网站与这些发现的序列相似目的的网站。此外,即使针对正确的序列可以产生意想不到的影响,因为我们还没有完全理解每个基因的功能。

因此,仍需要继续更好地预测和控制选票,而这样做的方法之一是通过改善工具用于CRISPR基因的特异性编辑。这是我们工作的重点集成DNA技术(IDT),我们已经开发出一种新的Cas9酶,可以提高目标特异性和减少选票与野生型相比(WT)酶。为此,我们创建了一个公正的细菌屏幕孤立Cas9变异,提供非常具体的乳沟以最小的选票,同时保持与WT Cas9可比核酸酶的活动。这项工作的结果和临床实用程序发表在自然医学在2018年。 ¹ 作为最活跃的和特定的高保真Cas9变体时可用交付作为一个核糖核蛋白(RNP)复杂、HiFi Cas9是理想的用于临床研究。

基因疗法的临床研究继续产生兴趣的主流媒体和观众,这将是重要的改进的理解什么是CRISPR和潜在的提供,以及澄清生殖系的区别和体细胞基因编辑,以防止误解。如果科学进步的步伐移动的速度快于消费者意识和理解,有一个风险,这项技术将面临公共拒绝,有时看到今天的引入农业转基因生物(GMOs)。

超越人类疾病

当考虑潜在的基因编辑,我们不能限制自己的讨论围绕着人类疾病。更大的、更广泛的社会福利可能更很快意识到通过适当的农业使用这些工具。而Cas9依然是最合适和最广泛的核酸酶用于哺乳动物基因编辑、Cas12a最近成为一个替代和已经获得普遍接受农业科学的。Cas12a有几个独特的特性区别于Cas9,最明显的是它的目标at富集区的基因组,这使得它非常适合编辑某些植物,at富集。然而,直到最近Cas12a不是很有效地切断DNA。然而,我们的团队在踊跃参与设计了一个新的和改进的变体,Cas12a超,这不仅提供了特异性和效率一样好,Cas9还跨越广泛的温度。

研究正在进行,以确定CRISPR基因编辑改善食品相关结果的潜力,包括开发大豆低不健康脂肪,增强可可植物抵抗病毒的能力和发展番茄植物产生更多的西红柿。²在未来,我们也开始看到CRISPR改善作物效率发展玉米能够抵御干旱或蔬菜,富含营养,以及获得更多基因编辑的食物因为它更简单,更安全,更便宜、更快比历史方法用于生产的第一代转基因生物(GMOs)。因此,我们很可能会发现CRISPR-engineered食品在市场之前CRISPR-based批准和可用的治疗方法。

展望未来

虽然一些激动人心的临床试验已经打开,我们可以期待,更将宣布2020年和随后的几年。这些早期试验的重点将是单基因疾病的治疗,一个明确的目标基因的存在,可以修改改变疾病进展。而最终结果将需要数年才能展开,从临时点无疑是重要的学习研究以及个人故事的开始看到病人治疗的影响。而研究社区的长期目标将进化CRISPR疗法以外的疾病引起的单基因突变,这样进步会更慢,我们学习如何减少风险对多个基因同时进行编辑。

基因编辑的潜力不容忽视,但仍有许多障碍,科学和社会,必须要克服。社会的障碍,这是不重要的,结果从科学的快速变化,要求消费者理解和知识保持同步。确保公开信息是准确的,可访问的和容易理解的关键提高公众的科学素养和支持科学进步。这些障碍需要整个科学界,,一起克服,但可能导致最近最伟大的科学革命之一。

引用:

1。Rettig GR Vakulskas CA,义务DP,土耳其R,等。(2018)高保真Cas9突变作为一个核糖核蛋白复杂使高效基因编辑在人类造血干细胞和祖细胞。自然医学24岁,1216 - 1224。

2。尼罗河,大肠(2018)基因编辑是下一个食物革命的原因。国家地理。