这种情况在 8 年前开始发生变化,当时马克斯普朗克感染生物学研究所所长 Emmanuelle Charpentier 和加州大学生物化学家 Jennifer A. Doudna 在《科学》杂志上发表了一篇开创性的文章,题为《可编程双 RNA 引导的 DNA 内切酶在适应性细菌免疫中的作用》,文中描述了短而重复的回文序列如何规律地聚集和间隔开来,为细菌和古菌提供针对病毒和质粒的适应性免疫,并表明此类细菌/古菌使用 CRISPR RNA 来引导入侵核酸的裂解。从那时起,基因工程领域进入了一个全新的革命性阶段,可以使用基于 CRISPR/Cas 的系统和可编程 RNA,从而让几乎任何分子生物学实验室的科学家能够改变或编辑(这个术语已经更为常见)真核细胞基因组中的特定序列。因此,利用这些“分子剪刀”,就可以“切割” DNA 的特定部分,从而导致细胞产生或不产生某些蛋白质。由于这一发现,夏庞蒂埃和杜德纳获得了2020年诺贝尔化学奖。
摘要:诺贝尔奖得主詹妮弗·杜德娜和塞缪尔·斯特恩伯格调查了分子生物学这一前沿领域的最新进展。作者以通俗易懂的文笔介绍了一种新的 DNA 修饰技术 CRISPR 的成功和挑战。他们传达了探索、研究热情和大胆求知的情感。尽管作者是该领域最优秀的研究人员之一,但本文高度赞赏他们的技术技能,同时批判性地强调了他们实验实践的局限性,即:理论框架模糊或不完整;通常无法达到的遗传目标;脱靶效应;其他形式的遗传操作先前未能实现,最后,这种强大技术的许多表型后果本质上不可预测。出于这些问题,作者对生物和进化的态度受到质疑,目的是引发公开辩论。
摘要:2020年10月,埃马纽埃尔·卡彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)和詹妮弗·杜德纳(Jennifer Doudna)因其与CRISPR/Cas9技术(也称为“分子剪刀”)相关的发明而获得诺贝尔奖。随着这些技术的出现,过去十年出现了一场激烈的专利竞赛。这些新技术的专利通常是从发明的主题以及违反公共秩序/道德的标准来讨论的。另一方面,人们普遍认为这些技术具有创新性、创造性并且适用于工业领域。因此,专利之争并不关乎发明的可专利性,而是关乎发明的所有权。这项新技术在新冠肺炎疫情期间也得到了成功运用。然而,CRISPR 技术使用范围的不确定性也使得这些技术的专利受到限制。关键词:CRISPR、基因组编辑、生物技术、专利、主题、可专利性
基因编辑技术有很多种,其中包括 ZFN(锌指核酸酶)、TALEN(转录激活因子样效应核酸酶)以及最广为人知的 CRISPR-Cas9(成簇的规则间隔短回文重复序列,C RISPR 相关蛋白 9)(PMID:27908936)。CRISPR-Cas9 基因组编辑系统的发现被视为科学上的一项重要突破,首席研究员 Jennifer Doudna 博士和 Emmanuelle Charpentier 博士因此获得了 2020 年诺贝尔化学奖(https://www.nobelprize.org/uploads/2020/10/popular-chemistryprize2020.pdf)。 “编辑”一个基因来改变其功能为治疗遗传疾病带来了巨大的希望,特别是那些无法彻底治愈的疾病,例如 GM2 神经节苷脂沉积症、GM1 神经节苷脂沉积症和卡纳万病。
自从发现DNA结构(1953年)以来,在分子水平上对生命现象的研究已经确定了一场真正的科学技术革命,而这场革命恰逢基因组学的诞生。基因组学为人类未来带来了许多应用,其中最重要的应用涉及生物医学领域。 “基因组医学”即基于基因组数据(尤其是人类基因组数据)的医学,已经让我们可以想象未来,预防、诊断和治疗技术将完美地适应每个人的生物学特征,从而为日益“个性化”和“精准”的新医学铺平道路。由詹妮弗·杜德娜 (Jennifer Doudna) 和埃马纽埃尔·夏彭蒂耶 (Emmanuelle Charpentier) 发明的最先进基因组编辑技术 CRISPR-Cas9 所代表的最新革命,现在让我们能够具体概述 Collegio Ghislieri 将在其第十九届高级培训课程中讨论的新研究和治疗观点。
在临床应用方面,在不久的将来,CRISPR/CAS9可能会解决已知具有单个基因组突变的疾病。这种单基因疾病包括囊性纤维化,亨廷顿氏病和镰状细胞贫血。共同创造者Jennifer Doudna预测CRISPR/ CAS9将首先应用于镰状细胞贫血,这是由于技术方面。将CRISPR/ CAS9插入血细胞中比固体组织容易得多。然而,尽管进行了令人兴奋的试验和实验,但仍必须努力控制“剪切”之后DNA修复的方式,并限制CRISPR/CAS9可能会犯下和原因的任何错误或意外效果。将来,当我们对人类基因组有充分的知识和映射以及每个区域在身体中监督的内容时,CRISPR/cas9可以用来改变从疾病的易感性到我们的内部和物理属性的任何事物:眼睛的颜色,头发的颜色,头发颜色,骨骼密度,肌肉质量等等。
随着酶(即蛋白质工程)和微生物细胞(即基因组编辑)工程技术的革命性进步,生物催化剂的商业规模应用有望在不久的将来取代现有的化学工艺。这些技术的影响在弗朗西斯·阿诺德(2018 年)和詹妮弗·杜德纳(2020 年)分别因蛋白质定向进化和成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR) 基因编辑而获得诺贝尔化学奖时得到了认可。本期特刊“生物催化技术:基础与应用”将重点介绍酶和微生物全细胞系统的生物技术应用的最新进展和新视角。本期特刊的范围将从新兴生物催化剂的基本特征到它们的实际应用,重点关注当前的工程技术。我们期待收到您对这些迷人领域的贡献。- 生物催化 - 酶 - 全细胞生物转化 - 微生物生物技术 - 生物合成 - 蛋白质工程 - 代谢工程
引用这篇文章:Rahul K. Suryawanshi,Taha Y. Taha,Maria McCavitt-Malvido,Ines Silva,Mir M. Khalid,Abdullah M. Syed,Irene P. Chen,Prachi Saldhi OR-GONZALEZ,威尼斯·塞维利塔,阿米莉亚·格里瓦,珍妮·恩格扬,诺亚·库吉玛,特雷莎·阿雷拉诺,阿利亚·巴斯萨尼奇,维多利亚·赫斯,玛丽亚·赫克斯,玛丽亚·谢克拉,劳伦·洛佩兹NA,Lee Spraggon,Charles Y. Chiu&Melanie Ott(2023)。
长达两周的国际培训(2月3日至7日,以及“植物性企业工具和技术中的基因组编辑”是由ICAR-IARI与Innovative Genomics Institute合作组织的(IGI(IGI)(IGI)(IGI),由诺贝尔(Nobel)的加利福尼亚大学Berkele jennifer Prof.All the lectures and practical were conducted by the resource team from IGI consisting of Dr. Brad Ringeisen, Executive Director, Dr. Clarice de Azevedo Souza, Senior Progam Manager, Prof. Venkatesan Sundaresan, University of California Davis, Dr. Carlotta Ronda, Principal Investigator, Dr. Brady Cress, Principal Investigator, Maria Florencia Ercoli Davis, Project Scientist, Dr.项目经理伊丽莎白·恩朱古纳(Elizabeth Njuguna),博士后Amala John博士,博士生Erin Newringeisen女士和博士生Antonio Francisco Chaparro先生。
基因组编辑是一种在基因组中特定位置生成 DNA 序列变体的技术。这可以发生在蛋白质的编码区,从而影响其功能,也可以发生在启动子区,从而影响细胞类型特异性或启动子活性的时间。基因组编辑工具箱中最著名的系统是 CRISPR/Cas9,基因剪刀的发明者 Emmanuelle Charpentier 和 Jennifer Doudna 因该系统获得了 2020 年诺贝尔奖 2 。替代系统是转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN) 或锌指核酸酶 (ZFN)。所有这些编辑工具都以基因组中的特定序列为目标,并在目标位点诱导 DNA 双链断裂。一旦 DNA 被切断,细胞就会使用自己的 DNA 修复机制,包括几乎所有细胞类型和生物体中发生的两种主要机制:同源定向修复 (HDR) 和非同源末端连接 (NHEJ),分别导致靶向整合或基因破坏 3 。