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CRISPR/Cas 用于作物改良∗
CRISPR/Cas 技术与 TALEN、ZFN 和归巢内切酶等其他基因编辑系统一起，是所有类型生物（从微生物、植物到动物）基因组改造的首选，在工业、基础研究和医学等不同领域有着无数的应用。近年来，这种基因编辑技术已用于靶向拟南芥、水稻、玉米、大豆和烟草等多种作物的多个基因，以生产具有改良性状（如产量增加、生物和非生物胁迫耐受性、食品质量改善）的新品种。与生产优良植物（非转基因）的基因工程相比，该技术的优势在于可以避免与公众接受这些植物相关的严格监管测试和伦理问题。
基因组编辑的当前状态及其含义
基因组编辑涉及使用定位的核酸酶（例如锌指核酸酶，Talens或CRISPR/CAS9）切割DNA双螺旋，并在基因组DNA中的靶向，特定序列引入双链断裂（DSB）。实际上是一对成熟的分子剪刀。然后，使用两种机制之一，通过细胞中的机械修复DSB。一种方法是非同源末端连接（NHEJ），其中两个破裂的末端彼此并排并粘合在一起。此方法容易出错，并且由于维修过程中不可避免的错误，在目标裂解位点会导致目标切割部位的插入和缺失（Indels）。这些误差会改变核酸酶目标位点，并防止进一步的切割事件，并通常禁用或敲除基因功能。另一种修复机制是使用同源核酸修复模板的同源指导修复（HDR）。修复模板可以设计与DSB两侧匹配的同源性区域之间进行所需的修改。这可用于引入一系列基因组编辑，从点突变到全基因插入。
在我们的形象中：CRISPR基因组编辑的伦理
与锌指内核酸酶和Talens一样，CRISPR/CAS在目标部位产生双链DNA断裂。对于基因组编辑，CRISPR指南RNA经过设计，可与染色体中的目标位点进行碱基对。CAS核酸酶，结合到引导RNA，然后在由导向RNA靶向的位点上裂解两个DNA的链（图1）。该单元的默认响应是通过非同源末端连接来修复断裂，这是一种经常引入核苷酸的缺失或插入核苷酸在断裂位点上的机制，从而产生突变（图2）。但是，如果可用的同源DNA分子可用，双链断裂位点可以成为同源重组的底物，从而在修复位点引入了不同的，相关的DNA序列（图2）。这个多功能系统已从天然组件设计为更简单的系统，该系统在真菌，动物和人类细胞中发现了广泛的应用。出于大多数目的，CAS成分是一种来自链球菌链球菌的蛋白质，称为CAS9。
在大豆（Glycine Max）中进行基因组编辑的进展，挑战和前景
大豆在全球种植，用于油和蛋白质来源，作为生物燃料的食物，饲料和工业原料。在过去的世纪中，大豆产量的稳定增加主要归因于遗传介导，包括杂交，诱变和转基因。但是，使用转基因技术的遗传资源限制和复杂的社会问题阻碍了大豆改善，以满足全球对大豆产品需求的快速增加。基因组学和特异性核酸酶（SSNS）基因组编辑技术的新方法已扩大了其种质中大豆遗传变异的扩展，并有可能精确地改良基因，以控制精英素养中重要的农学特征。ZFN，Talens和CRISPR/CAS9已在大豆改进基因组中的靶向缺失，添加，替代品和校正中进行了调整。参考基因组组装和基因组资源的可用性提高了使用当前基因组编辑技术及其新发展的可行性。本综述总结了大豆改进和未来方向的基因组编辑状态。
基因组编辑技术作为针对病毒病原体的细胞防御
病毒传染病是对世界人口福利的重要威胁。除了广泛的急性急性病毒感染（例如登革热）和慢性感染[基因组编辑技术，包括定期间隔短的短膜重复序列（CRISPR） - 千里相关（CAS）蛋白质（CAS）蛋白质，锌 - 纤维细胞核酸酶（ZFN），转录激活剂类似激活剂效应核酸酶（TALENS）在模型中都在模型中进行了基本的临床治疗方法，用于新的临床疾病和新的临床疾病。基因组编辑工具已用于消除潜在感染并为新感染提供抗性。越来越多的证据表明，基于基因组编辑的抗病毒策略的设计很容易设计，并且可以通过包括新兴冠状病毒在内的各种病毒病原体（包括新兴的病原体）来迅速适应感染。在这里，我们回顾了基因组编辑技术的开发和应用，以防止或消除由HIV，HBV，HPV，HSV和SARS-COV-2引起的感染，并讨论最新进展如何启发基因组对病毒感染疾病的新型治疗的进一步发展。
1 塔尔萨大学机构生物安全委员会
2.1 IBC：机构生物安全委员会 2.2 PI：首席研究员 2.3 CRISPR：成簇的规律间隔短回文重复序列 2.4 TALENS：转录激活因子样效应核酸酶 2.5 ZFN：锌指核酸酶 2.6 NIH OBA：国立卫生研究院生物技术活动办公室 2.7 NIH 指南：NIH 重组和合成核酸分子研究指南 2.8 加强审查：根据 NIH 指南第 III-F 部分，协议提交可能不受 IBC 审查和监督，但如果 TU IBC 自行选择审查某些类型的研究，即使其目前属于豁免实验名单，也需要 TU IBC 加强“加强”审查。基因编辑技术（例如 CRISPR/Cas9）属于此类强化审查，必须提交 TU IBC 并获得批准后才能开始研究。可能导致强化审查增加的因素可能包括 NIH 指南中尚未涉及的新程序、设备或技术等。
基因编辑（CRISPR-Cas9）
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。
CRISPR-CAS9直接融合，以改进基因组编辑，通过增强的同源重组
基因编辑是一种尖端技术，正在迅速重塑生物技术，医学和农业学科。遗传构成的精确改变需要在感兴趣的区域引入DNA病变，并利用DNA损伤响应和同源驱动的修复机制。DNA容易受到各种生理和病理因素的每日损害[1]，导致DNA双链断裂（DSB）或单链断裂（SSB或Nick）可能会触发基因组恢复，如果未经修复或不正确地修复时[2]。这些事件可以触发下游过程，例如致癌或程序性细胞死亡[3]。为维持基因组完整性，维修机制网络已经发展，它们的激活是由内源性或外源性应激引起的DNA损伤类型决定的。基因编辑技术利用了此内在修复网络的功能来重写DNA。四个主要的编辑平台包括巨型核酸酶，锌纤维核酸酶（ZFN），转录激活剂样效应核酸酶（TALENS）和定期插入的短短圆锥形重复序列（CRISPR）。天然巨核触发了DNA损伤，但需要独特的识别序列才能进行动作，这使得很难找到目标区域特异性的endonucle-Ases [4]。重新设计核酸酶的努力导致了替代方案的发展，例如ZFNS和TALES，其中DNA结合结构融合到了FOKI限制酶的裂解结构域。这种大大改善了人类细胞和动物模型中的基因编辑，从而促进了基因编辑的治疗应用[5-8]。然而，可行性问题仍然无法解决，因为这些人工核酸酶除了随机的脱靶诱变外，还需要蛋白质工程的目标序列，这使整个过程中的目标序列的每一个变化都使整个过程都易于努力且昂贵[9]。包装和大型核酸酶的包装和交付也很困难，进一步限制了体内应用[7]。另一方面，CRISPR技术在编辑方式上具有非常重要的优势，因为它克服了每个新目标站点对蛋白质工程的需求，从而使其易于重编程[4]。但是，由于CRISPR会产生非专业的DSB，可以介绍 -
从描述性到白血病的功能基因组学，重点是基因组工程技术
摘要：基因组工程使对细胞中DNA序列的精确操纵。因此，这对于理解基因功能至关重要。巨核酸是基因组工程的开始，它继续发现锌纤维核酸酶（ZFN），然后是转录激活剂样效应子核酸酶（Talens）。他们可以在基因组中所需的目标位点产生双链断裂，因此可以用来以相同的方式敲击突变或敲除基因。几年后，通过发现定期间隔短的短质体重复序列（CRISPR）的群集的基因组工程进行了转化。CRISPR系统的实施涉及以RNA为指导的识别和DNA分子的精确分裂。此属性证明了其在表观遗传学和基因组工程方面的效用。crispr曾经并且正在不断成功地用于模拟白血病细胞系和控制基因表达中的突变。此外，它用于识别靶标并发现用于免疫疗法的药物。在本研究中讨论了白血病的描述性和功能基因组学，重点是基因组工程方法。还探索了CRISPR/CAS9系统的挑战，观点，限制和解决方案。
人类和植物健康领域基因组编辑的趋势和未来前景
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 。