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遗传增强，TED谈话和奇迹感
抽象的TED谈话是一种新兴和混合类型（Ludewig），已成为非常成功的传播者和科学知识的受欢迎者（Sugimoto等人）。TED的流行吸引力也可能源于承诺在短时间内提供改变生活的见解。此外，TED的谈判可能依靠科幻的“奇迹感”（Sawyer）在其新技术的表现中。CRISPR-CAS9是一种基因组编辑的技术，它吸引了科学家的想象力。Science的2015年度突破，CRISPR成为道德辩论的重点，因为它具有培养人类的潜力。 而不是其治疗用途，而是增强媒体吸引力的潜力。 由于这些原因，科学家呼吁“在人类胚胎中CRISPR技术的任何临床应用中进行全球停顿”（Doudna）。 TED会在全球范围内积极塑造遗传学的论述。 嵌入了美国自我帮助和自我完善的文化中，TED讲座会产生遗传故事，这些故事有利于对基因工程的乐观表现。 本文旨在提出以下问题：TED的形式元素如何影响基因组的代表？ 它们如何影响当代身份的结构？ 专注于两个播放列表 - 'DNA如何起作用？” 和“进入您的基因” - 本文研究了至少三个正式特征的出现，这些功能为这些故事提供了信息。 最终，TED谈话的目的是预测甚至塑造未来。Science的2015年度突破，CRISPR成为道德辩论的重点，因为它具有培养人类的潜力。而不是其治疗用途，而是增强媒体吸引力的潜力。由于这些原因，科学家呼吁“在人类胚胎中CRISPR技术的任何临床应用中进行全球停顿”（Doudna）。TED会在全球范围内积极塑造遗传学的论述。嵌入了美国自我帮助和自我完善的文化中，TED讲座会产生遗传故事，这些故事有利于对基因工程的乐观表现。本文旨在提出以下问题：TED的形式元素如何影响基因组的代表？它们如何影响当代身份的结构？专注于两个播放列表 - 'DNA如何起作用？”和“进入您的基因” - 本文研究了至少三个正式特征的出现，这些功能为这些故事提供了信息。最终，TED谈话的目的是预测甚至塑造未来。这三个反复出现的元素 - 概念突破，敬畏感和预言性的陈述 - 也使人们有一种奇妙的感觉，并依靠“视觉”的概念来定义人类。本文认为，我们需要密切关注它们如何塑造我们的“遗传未来”。
广谱八幡抗噬菌体防御复合物感知基因组完整性
Owen T. Tuck, 1,2,10 Benjamin A. Adler, 2,3,10 Emily G. Armbruster, 4 Arushi Lahiri, 5 Jason J. Hu, 2,5 Julia Zhou, 5 Joe Pogliano, 4 和 Jennifer A. Doudna 1,2,3,5,6,7,8,9,11,* 1 加州大学伯克利分校化学系，美国加利福尼亚州伯克利市 94720 2 加州大学伯克利分校创新基因组学研究所，美国加利福尼亚州伯克利市 94720 3 加州大学伯克利分校加州定量生物科学研究所 (QB3)，美国加利福尼亚州伯克利市 94720 4 加州大学圣地亚哥分校生物科学学院，美国加利福尼亚州拉霍亚市 92093 5 加州大学伯克利分校分子与细胞生物学系， CA 94720，美国 6 加州大学伯克利分校霍华德休斯医学研究所，美国加利福尼亚州伯克利市 94720，美国 7 劳伦斯伯克利国家实验室 MBIB 部门，美国加利福尼亚州伯克利市 94720，美国 8 加州大学旧金山分校格拉德斯通研究所，美国加利福尼亚州旧金山市 94720，美国 9 加州大学伯克利分校生物工程系，美国加利福尼亚州伯克利市 94720，美国 10 这些作者贡献相同 11 主要联系人 *通信地址：doudna@berkeley.edu https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.09.020
非洲的 CRISPR 技术：挑战与机遇
CRISPR 是存在于细菌物种（例如原核生物）基因中的 DNA 序列家族 [1]。这些序列由感染原核生物的微生物的 DNA 片段产生。它们用于识别和修复来自进一步感染以及其他病毒和细菌的基因。因此，这些序列在原核生物的抗病毒（即抗噬菌体）防御系统中起着关键作用，并提供了一种获得性免疫 [2]。CRISPR 存在于大约 50% 的测序原核生物和几乎 90% 的测序真核生物中 [3]。Cas9（或“CRISPR 相关蛋白 9”）是一种利用 CRISPR 序列检测和切割互补 DNA 链的酶，如下所示（图 1）。Cas9 酶与 CRISPR 序列结合构成了 Crispr 的核心，可用于修改生物体内的基因 [4]。这种编辑方法提供了广泛的应用，包括基础生物学研究、产品开发和疾病治疗 [5]。 Emmanuelle Charpentier 和 Jennifer Doudna 创建的 CRISPR-Cas9 基因改造系统获得了 2020 年诺贝尔化学奖 [6]。由于热带疾病和害虫泛滥，预计 CRISPR 将极大地帮助非洲的公共卫生、医药和农业部门。疟疾是最常见的热带疾病，每年造成超过 50 万人死亡。
CRISPR-CasとOMEGashisutemuの分子基盘 - 生化学
202. 3) Wang, JY, Tuck, OT, Skopintsev, P., Soczek, KM, Li, G., Al-Shayeb, B., Zhou, J., & Doudna, JA (2023) 通过 CRISPR 修剪器整合酶进行基因组扩展。Nature，618，855 ‒ 861。4) Wang, JY, Pausch, P., & Doudna, JA (2022) CRISPR-Cas 免疫和基因组编辑酶的结构生物学。Nat. Rev. Microbiol. , 20 , 641 ‒ 656。5) Anzalone, AV、Randolph, PB、Davis, JR、Sousa, AA、Ko-blan, LW、Levy, JM、Chen, PJ、Wilson, C.、Newby, GA、Raguram, A. 等人 (2019) 无需双链断裂或供体 DNA 的搜索和替换基因组编辑。Nature，576，149 ‒ 157。6) Mehta, J. (2021) CRISPR-Cas9 基因编辑用于治疗镰状细胞病和β地中海贫血。N. Engl. J. Med.，384，e91。 7) Kapitonov, VV, Makarova, KS, & Koonin, EV (2015) ISC，一组编码 Cas9 同源物的新型细菌和古细菌 DNA 转座子。J. Bacteriol. ，198，797 ‒ 807。8) Altae-Tran, H., Kannan, S., Demircioglu, FE, Oshiro, R., Nety, SP, McKay, LJ, Dlakić, M., Inskeep, WP, Makarova, KS, Macrae, RK, et al. (2021) 广泛分布的 IS200/IS605 转座子家族编码多种可编程的 RNA 引导的核酸内切酶。 Science , 374 , 57 œ 65。9) Weinberg, Z., Perreault, J., Meyer, MM, & Breaker, RR (2009) 细菌宏基因组分析揭示的特殊结构化非编码 RNA。Nature , 462 , 656 œ 659。10) Hirano, S., Kappel, K., Altae-Tran, H., Faure, G., Wilkinson, ME, Kannan, S., Demircioglu, FE, Yan, R., Shiozaki, M., Yu, Z., et al. (2022) OMEGA 切口酶 IsrB 与 ω RNA 和靶 DNA 复合的结构。 Nature , 610 , 575 œ 581。11) Biou, V., Shu, F., 和 Ramakrishnan, V. (1995) X 射线晶体学显示翻译起始因子 IF3 由两个通过 α 螺旋连接的紧凑的 α/β 结构域组成。EMBO J. , 14 , 4056 œ 4064。12) Schuler, G., Hu, C., 和 Ke, A. (2022) IscB-ω RNA 进行 RNA 引导的 DNA 切割的结构基础以及与 Cas9 的机制比较。 Science，376，1476 ‒ 1481。13) Bravo, JPK、Liu, MS、Hibshman, GN、Dangerfield, TL、Jung, K.、McCool, RS、Johnson, KA 和 Taylor, DW (2022) CRISPR-Cas9 错配监测的结构基础。Nature，603，343 ‒ 347。14) Aliaga Goltsman, DS、Alexander, LM、Lin, JL、Fregoso Ocampo, R.、Freeman, B.、Lamothe, RC、Perez Rivas, A.、Temoche-Diaz, MM、Chadha, S.、Nordenfelt, N. 等人 (2022) 从未培养的微生物中发现用于基因组编辑的紧凑型 Cas9d 和 HEARO 酶。Nat. Commun. ，13，7602。
CRISPR/Cas9 基因编辑如何彻底改变 T 细胞研究
简介成簇的规律间隔的短回文重复序列 (CRISPR)/Cas9 彻底改变了科学家在生物学和医学所有领域的研究方式。通过轻松、快速和精确地操纵遗传密码，科学家可以以前所未有的速度和精度探究新基因的作用。 Jennifer Doudna 和 Emmanuelle Charpentier 因发现 CRISPR/Cas9 而获得 2020 年诺贝尔奖，这标志着一场生物学革命的开始。 CRISPR 是在细菌中发现的一种防御机制，它通过引导 DNA 切割核酸酶到外来基因组 DNA 来破坏入侵的细菌病毒（即噬菌体）的外来 DNA（Makarova 等人，2006 年；Barrangou 等人，2007 年；Garneau 等人，2010 年）。此后，人们发现了多种可以切割外来 DNA 的 CRISPR 核酸酶，其中研究最多的是单亚基 II 型 CRISPR 核酸酶 Cas9。CRISPR/Cas9 不是第一个或唯一的基因编辑工具，但它可以高精度、轻松地编辑基因组的大多数部分。在 T 细胞免疫学中，CRISPR/Cas9 的应用使科学家能够研究哪些基因是癌症免疫逃避所必需的（Kearney 等人，2018 年；Pan 等人，2018 年；Lawson 等人，2020 年），免疫介导的癌症消除
实验动物（小鼠）的基因组编辑：疾病模型小鼠……
1) Jinek, M., Chylinski, K., Fonfara, I., Hauer, M., Doudna, JA 和 Charpentier, E. (2012): 适应性细菌免疫中的可编程双 RNA 引导 DNA 内切酶。Science, 337, 816– 821。2) Kim, S., Kim, D., Cho, SW, Kim, J. 和 Kim, JS (2014): 通过递送纯化的 Cas9 核糖核蛋白在人类细胞中进行高效 RNA 引导基因组编辑。Genome Res., 24, 1012–1019。 3) Quadros, RM、Miura, H.、Harms, DW、Akatsuka, H.、Sato, T.、Aida, T.、Redder, R.、Richardson, GP、Inagaki, Y.、Sakai, D.、Buckley, SM、Seshacharyulu, P.、Batra, SK、Behlke, MA、Zeiner, SA、Jacobi, AM、Izu, Y.、Thoreson, WB、Urness, LD、Mansour, SL、Ohtsuka, M. 和 Gurumurthy, CB (2017): Easi-CRISPR：一种使用长 ssDNA 供体和 CRISPR 核糖核蛋白一步生成携带条件和插入等位基因小鼠的稳健方法。Genome Biol.，18，1-15。 4) Chen, S.、Lee, B.、Lee, AYF、Modzelewski, AJ 和 He, L. (2016): 高效小鼠基因组编辑
实验动物（小鼠）的基因组编辑
1) Jinek, M., Chylinski, K., Fonfara, I., Hauer, M., Doudna, JA 和 Charpentier, E. (2012): 适应性细菌免疫中的可编程双 RNA 引导 DNA 内切酶。Science, 337, 816- 821。2) Kim, S., Kim, D., Cho, SW, Kim, J. 和 Kim, JS (2014): 通过递送纯化的 Cas9 核糖核蛋白在人类细胞中进行高效 RNA 引导基因组编辑。 Genome Res.，24，1012 — 1019。3) Quadros, RM、Miura, H.、Harms, DW、Akatsuka, H.、Sato, T.、Aida, T.、Redder, R.、Richardson, GP、Inagaki, Y.、Sakai, D.、Buckley, SM、Seshacharyulu, P.、Batra, SK、Behlke, MA、Zeiner, SA、Jacobi, AM、lzu, Y.、Thoreson, WB、Urness, LD、Mansour, SL、Ohtsuka, M. 和 Gurumurthy, CB (2017)：Easi-CRISPR：一种使用长 ssDNA 供体和 CRISPR 核糖核蛋白一步生成携带条件和插入等位基因的小鼠的稳健方法。 Genome Biol., 18, 1 — 15。4) Chen, S.、Lee, B.、Lee, AYF、Modzelewski, AJ 和 He, L. (2016): 高效小鼠基因组编辑
基因编辑猪的囊胚互补和种间嵌合体
终末期器官衰竭或急性创伤性损伤与相当高的发病率和死亡率相关。对于许多此类绝症或毁灭性疾病，唯一的治愈疗法是实体器官移植 ( Garry 等人， 2005 年； Virani 等人， 2021 年 )。由于器官捐赠者数量有限，这种治愈性疗法仅适用于需要这些疗法的一小部分患者。例如，据估计，每年有 20 万至 30 万美国成年人可从原位心脏移植中受益，但只有大约 3000 名成年人接受了心脏移植 ( Virani 等人， 2021 年 )。这种差异推动了人们寻求替代疗法。除了心脏病等终末期器官疾病外，还有威胁四肢并最终导致肌肉体积损失的创伤性损伤 ( Corona 等人， 2015 年； Greising 等人， 2016 年 )。目前，治疗肌肉体积损失的治疗方法有限，因此导致大量发病率、截肢、终身残疾和生命损失（Greising 等人，2017 年）。这些慢性疾病和创伤需要新的治疗方法。基因编辑（Doudna 和 Charpentier，2014 年；Jinek 等人，2012 年；Cong 等人，2013 年）和体细胞核移植 (SCNT) 技术等技术进步
PROTAC 分子介导的 SpCas9 蛋白降解用于精准基因组编辑 孙胜男 1,3 , 孙仁红 2,3 , 谭敏康 1 , Maarten Kip 1 , X
1. Araldi, RP 等人，成簇的规律间隔的短回文重复序列 (CRISPR/Cas) 工具的医学应用：全面概述。基因，2020 年。745：第 144636 页。2. Frangoul, H.、TW Ho 和 S. Corbacioglu，CRISPR-Cas9 基因编辑用于镰状细胞病和β-地中海贫血。回复。N Engl J Med，2021 年。384 (23)：第 e91 页。3. Groenen, PMA 等人，结核分枝杆菌直接重复簇中 DNA 多态性的性质 - 一种新型分型方法在菌株区分中的应用。分子微生物学，1993 年。10 (5)：第 1057-1065 页。 4. Ishino, Y. 等人，大肠杆菌中负责碱性磷酸酶同工酶转化的 Iap 基因的核苷酸序列及其基因产物的鉴定。细菌学杂志，1987 年。169 (12)：第 5429-5433 页。5. Chen, JS 和 JA Doudna，Cas9 及其 CRISPR 同事的化学反应。自然评论化学，2017 年。1 (10)。6. Doudna, JA 和 E. Charpentier，使用 CRISPR-Cas9 进行基因组工程的新前沿。科学，2014 年。346 (6213)：第 1077-+ 页。7. Whinn, KS 等人，核酸酶死亡 Cas9 是 DNA 复制的可编程障碍。科学报告，2019 年。9 月。8. Tsai, SQ 等人，GUIDE-seq 可对 CRISPR-Cas 核酸酶的脱靶切割进行全基因组分析。自然生物技术，2015 年。33 (2)：第 187-197 页。9. Wang, Y. 等人，CRISPR 系统的特异性分析揭示了大大增强的脱靶基因编辑。科学报告，2020 年。10 (1)。10. Zuccaro, MV 等人，Cas9 切割人类胚胎后去除等位基因特异性染色体。细胞，2020 年。183 (6)：第 1650-+ 页。11. Aschenbrenner, S. 等人，将 Cas9 与人工抑制结构域耦合可增强 CRISPR-Cas9 靶向特异性。 Science Advances，2020 年。6 (6)。12. Bondy-Denomy, J. 等人，抗 CRISPR 蛋白抑制 CRISPR-Cas 的多种机制。Nature，2015 年。526 (7571)：第 136-9 页。13. Khajanchi, N. 和 K. Saha，通过小分子调控控制 CRISPR 进行体细胞基因组编辑。Mol Ther，2022 年。30 (1)：第 17-31 页。14. Han, J. 等人，对小分子药物的超敏反应。Front Immunol，2022 年。13：第 1016730 页。15. Pettersson, M. 和 CM Crews，蛋白水解靶向嵌合体 (PROTAC) - 过去、现在和未来。 Drug Discov Today Technol，2019. 31：第 15-27 页。16. Bondeson, DP 和 CM Crews，小分子靶向蛋白质降解。Annual Review of Pharmacology and Toxicology，第 57 卷，2017 年。57：第 107-123 页。17. Li, R.，等人，蛋白水解靶向嵌合体 (PROTAC) 在癌症治疗中的应用：现在和未来。Molecules，2022 年。27 (24)。18. Farasat, I. 和 HM Salis，用于合理设计基因组编辑和基因调控的 CRISPR/Cas9 活性的生物物理模型。PLoS Comput Biol，2016 年。12 (1)：第 e1004724 页。
无痕基因组编辑技术及其在作物改良中的应用
十年前，人们证明了利用 CRISPR/Cas9 在真核生物中进行基因组编辑 (Cho 等人 2013 年，Cong 等人 2013 年，Feng 等人 2013 年，Jinek 等人 2013 年，Mali 等人 2013 年)，现在该技术已经深入科学界，正在进行大量研究 (Wang 和 Doudna 2023)。在植物科学领域，基因组编辑技术不仅用于植物病理生理学研究，还用于实际育种 (Nerkar 等人 2022)，一些基因组编辑作物已经商业化并被人类消费 (Waltz 2022)。因此，基因组编辑不再是一项仅由研究人员处理的实验性和不常见的技术，而是一项已进入公众实施阶段的技术。相比之下，这种包括自由改写基因组序列的细微差别的基因组编辑技术真正可以毫不费力地做到的是破坏基因。事实上，大多数使用基因组编辑的研究成果（Matres 等人，2021 年）和正在开发的基因组编辑作物（Nagamine 和 Ezura，2022 年，Xu 等人，2020 年）都是基因破坏的结果。由于可以通过专门破坏对品种特征有不利影响的基因来开发有用的品种，因此基因组编辑技术是一项革命性的技术，可以高效、快速地实现这一目标。另一方面，全基因组关联研究（GWAS）表明，决定数量性状或与遗传变异相关的大多数遗传变异都与基因破坏有关。