盘点CRISPR医学领域六大新应用

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导读：CRISPR技术作为一种最新涌现的基因组编辑工具在科学界风靡。除了在遗传学领域不断崭露头角，近期更是在医学领域发挥了巨大的作用。仅在8月上旬就有三项有关CRISPR技术的重大应用。下面就让我一起领略一下CRISPR的风采吧。
CRISPR技术作为一种最新涌现的基因组编辑工具，能够完成RNA导向的DNA识别及编辑，为构建更高效的基因定点修饰技术提供了全新的平台，受到众多科学家的追捧。2006年的诺贝尔奖获得者CraigMello在接受美国国家公共电台采访时对CRISPR赞不绝口；此外，在Cell杂志盘点的2013年度最佳论文中，CRISPR也荣登榜单。

通过使用CRISPR，科学家构建人类疾病小鼠模型的速度要比之前快得多。许多科研团队利用它来删除、添加、激活或抑制人体、老鼠、斑马鱼、细菌、果蝇、酵母、线虫和农作物细胞中的目标基因，该技术在遗传学领域得到广泛应用。

令人惊喜的是，近期，越来越多的研究揭示了CRISPR技术在潜在医学方向上的应用前景。这些成果揭示了CRISPR技术在科研各大领域更大的可能性，下面就让我们来一起回顾一下它最近的成果吧。

JournalofVirology：用CRISPR编辑HPV基因杀死宫颈癌细胞（8月7日）
8月7日，来自杜克大学的研究人员发表在《JournalofVirology》的一项研究利用基因组编辑工具CRISPR，选择性地破坏两个负责宫颈癌细胞生长和存在的乳头瘤病毒（HPV）基因（E6和E7），从而使癌细胞自我毁灭。杜克大学医学院分子遗传学教授BryanR.Cullen称：“只要关闭E6或E7，宿主防御机制就会再次恢复，癌细胞会立即自杀。”

Cullen还说：“在HPV诱导的肿瘤中，我们希望看到的是，E6或E7缺失可迅速地诱导肿瘤的坏死。这种方法有可能成为一种单一冲击疗法，将大大减少肿瘤负荷，而不会对正常细胞有任何影响。”

Nature：用CRISPR构建癌症模型（8月6日）

8月6日，来自麻省理工学院的研究人员发表在《Nature》上的一项研究称，CRISPR基因编辑系统可将致癌突变导入到成年小鼠的肝脏中，使科学家们能够更快速地筛查这些突变。

为了探究CRISPR在构建小鼠癌症模型中的潜在用途，研究人员首先利用它敲除了p53和pten。利用Cas酶靶向切割p53和pten基因片段，研究人员在大约3%的肝细胞中破坏了这两个基因，使得在3个月内生成了肝肿瘤。此外，研究人员还利用CRISPR构建出了携带β-catenin癌基因的小鼠模型，这一基因可使得细胞在随后发生其他的突变时更有可能癌变，他们在0.5%肝细胞中取得了成功。

利用CRISPR来生成肿瘤，可使得科学家们能够更快速地研究不同的遗传突变相互作用产生癌症的机制，以及一些潜在的药物对于具有特异遗传谱的肿瘤所产生的效应。

GenomeResearch：CRISPR改写β-地中海贫血突变基因（8月5日）
β-地中海贫血是由HBB基因突变引起的，会造成严重的血红蛋白缺乏。据估计，全世界每十万人中有一人受到这种疾病的影响，目前还没有能够治愈β-地中海贫血的办法。8月5日发表在《GenomeResearch》杂志上的一项研究中，来自加州大学旧金山分校的简悦威教授及其同事尝试用CRISPR改写这种疾病的突变基因。

研究人员先将β-地中海贫血患者的皮肤细胞（成纤维细胞）诱导成为iPSC。然后利用CRISPR技术，将校正DNA序列引到HBB的突变位点，切割双链DNA。结果显示，校正HBB突变之后的iPSC没有检测到脱靶效应，细胞保持着完全的多能性，核型也很正常。随后，研究人员将这些iPSC分化为成红血细胞，结果细胞的HBB表达得以恢复。不过，要将基因组编辑真正用于临床治疗β-地中海贫血，还需要进行大量的工作。

PNAS：CRISPR技术根除HIV病毒（7月21日）
艾滋病病毒与其它逆转录病毒一样，其遗传物质也是整合到人体宿主基因组上进行复制，虽然抗逆转录病毒疗法可以有效的抑制艾滋病毒，但是却不能根除这些整合性病毒。然而，7月21日发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇文章中，研究人员利用基因组编辑技术CRISPR的精确剪切，将艾滋病毒从人类基因组中完全剔除。

在该研究中，研究人员采用了CRISPR基因组编辑系统，针对几个人类细胞系，比如小胶质细胞和T细胞进行了研究，从这些细胞中去除了HIV病毒。他们靶向的是病毒的5'和3'末端，也就是长末端重复序列，这样整个病毒基因组都被删除了。Cas酶是CRISPR的一个关键因子，研究人员发现Cas9酶不仅能切去HIV基因组中的一个拷贝，而且能在同一细胞中，剪切掉潜伏于不同染色体的另外一个拷贝。这项研究报道的基因编辑方法阻止了随后的艾滋病毒感染，这在之前是无法实现的。

NatureCommunications：CRISPR重现肿瘤染色体易位（6月3日）

6月3日发表在《NatureCommunications》杂志上的研究中，来自西班牙国立癌症研究中心(CNIO)和西班牙国家心血管研究中心(CNIC)的科学家们，通过CRISPR技术第一次成功地在来自血液和间质组织的人类干细胞中重现了与两种癌症类型（急性髓性白血病和尤文氏肉瘤）相关的染色体易位。

参与这项研究的SandraRodríguez-Perales说：“凭借这一突破，可以生成具有与患者肿瘤细胞中观察到的一样遗传改变的细胞模型，将使得我们能够研究它们在肿瘤形成中的作用。以这种方式，可以通过实验重演出正常细胞转变为癌细胞的一些至关重要的后续步骤。”

NatureBiotechnology：CRISPR技术治愈肝病小鼠（3月30日）

早在3月30日，发表在《NatureBiotechnology》杂志上的一项研究中，来自麻省理工学院的研究人员利用CRISPR技术治愈了因单一遗传突变致罹患一种罕见肝病的小鼠，该研究首次为CRISPR技术可以逆转活体动物的疾病症状提供了证据。

研究人员利用高性能的注射器快速将CRISPR元件，包括RNA引导链、编码Cas9的基因、以及由199个核苷酸构成并包含突变FAH基因正确序列的DNA模板释放到小鼠静脉中，使遗传物质成功地传送到了肝细胞。在接下来的30天里，这些健康细胞开始增殖，取代病变肝细胞，最终占据约三分之一的肝细胞。研究人员表示，只做一次治疗，就可以完全逆转该疾病。

小编寄语：
虽然CRISPR技术风靡科学界，但是此前发布在《NatureBiotechnology》上的一项研究中，来自弗吉尼亚大学医学院的研究人员设计出了的一种方法来检测出CRISPR基因编辑系统存在意想不到的副作用——脱靶作用。研究还表明，在CRISPR系统使用的一种关键酶的自然野生型，与其改变的、不常用的酶形式相比，可引入更多的突变。前者在基因编辑过程中，切割DNA的双链，使突变发生，而后者只切割DNA的单链，使细胞能够修复损伤，而不引入突变。

小编认为，CRISPR技术存在问题是完全可以理解的，不必造成我们对该技术过大的不安。任何一项技术都是在改进中不断完善。科学家们除了在运用CRISPR技术，也在对它的分子机制和改良技术进行研究。小编相信，科学家们都明白，只有打稳基础，才能更好的应用于后续研究。