XiaoMi-AI文件搜索系统
World File Search SystemZFN
CRISPR-Cas9 技术用于创建能够建模和治疗病理的生物化身：从发现到最新改进
摘要：这是遗传学在基因组编辑领域取得的辉煌发展，基因组编辑包括对不同物种内细胞 DNA 序列的精确改变。目前最令人着迷的基因组编辑技术之一是成簇的规则间隔回文重复序列 (CRISPR) 及其相关蛋白 9 (CRISPR-Cas9)，由于其有效性，它们在短时间内深入融入了研究领域。它成为广泛生物和治疗应用中使用的标准工具。此外，需要可靠的疾病模型来提高医疗保健质量。CRISPR-Cas9 有可能通过生成细胞模型来丰富我们在遗传学方面的知识，这些模型可以模拟各种人类疾病，以更好地了解疾病后果并开发新的治疗方法。CRISPR-Cas9 提供的基因组编辑精确度正在为基因治疗在临床试验中的扩展铺平道路，以治疗多种物种的多种遗传疾病。本综述文章将讨论基因组编辑工具：CRISPR-Cas9、锌指核酸酶 (ZFN) 和转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN)。它还将涵盖 CRISPR-Cas9 技术在生成用于新型疗法的细胞疾病模型方面的重要性、其在基因治疗中的应用以及增强其特异性的新策略所面临的挑战。
基因组编辑方法的比较评论
摘要：基因组编辑是一种利用工程化核酸酶对许多生物体基因组进行精确修改的新兴技术。所有基因组编辑工具都依赖于在目标位点处创建双链断裂 (DSB)，然后通过同源定向修复 (HDR) 或非同源末端连接 (NHEJ) 途径进行修复，从而产生所需的遗传修饰。主要的基因组编辑工具包括锌指核酸酶 (ZFN)、转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN) 和 CRISPR/Cas9 系统。通过创建精确的基因型修饰，这些工具可以在各种科学领域（尤其是医学、生物研究和生物技术）中创建不同的表型。自 2010 年以来，随着 TALEN 的出现，模式生物的基因组修饰已成为可能。随后，2013 年，CRISP/Cas9 系统开启了基因组编辑研究的新时代，这可谓是生物学的一场革命。此外，在不久的将来，基因组编辑将能够治疗遗传疾病。此外，基因组编辑在生产具有有用特性的不同作物和牲畜方面的前景也十分光明。这些产品被称为非转基因生物 (GMO) 的编辑作物。在这篇综述中，将介绍并简要比较主要的基因组编辑工具。
基因编辑的最新进展及其在病毒感染和疾病（包括 COVID-19）中的应用
基因疗法为治愈许多疾病和缺陷带来了希望。基因编辑技术的发现为世界带来了宝贵的工具，这些工具已被用于科学、医学和生物技术的各个领域。已经建立了多种基因编辑方法，包括 CRISPR/Cas、ZFN 和 TALEN。这些策略被认为有助于了解疾病进展的生物学机制。严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 (SARS-CoV-2) 已被指定为 2019 年底出现的冠状病毒病 2019 (COVID-19) 的病原病毒。这种病毒感染是一种高致病性和传染性疾病，引发了一场公共卫生大流行。由于基因编辑工具在多个科学和医学领域取得了巨大成功，它们最终可能有助于发现对抗 COVID-19 大流行疾病的新治疗和诊断策略。本综述旨在简要介绍基因编辑技术的历史和一些最新进展。之后，我们将描述 CRISPR-Cas9 系统的各种生物学特性及其在治疗不同传染病（包括病毒和非病毒）中的不同意义。最后，我们将介绍当前和未来抗击 COVID-19 的进展，以及 CRISPR 系统作为这场战斗中的抗病毒方式的潜在贡献。
马铃薯的 CRISPR/Cas 基因组编辑
马铃薯 ( Solanum tuberosum L.) (2 n = 4 x = 48) 是人类消费量继大米和小麦之后的第三大重要粮食作物。马铃薯被视为欧洲和美洲部分地区的主食。2018 年，世界马铃薯总产量为 3.6817 亿吨，其中中国（9026 万吨）位居第一，印度（4853 万吨）紧随其后（FAOSTAT，2018 年）。世界人口将从现在的 77 亿增加到预计 2050 年的 97 亿，对粮食供应构成了巨大挑战（联合国，2019 年）。马铃薯易受到各种病原体、害虫和环境非生物胁迫的侵害。在气候变化情景下，情况正在恶化。在印度，主要马铃薯种植邦的平均马铃薯产量（占全国马铃薯产量的 90%）可能会在 2050 年代下降 2.0%，在 2080 年代下降 6.4%（Rana 等人，2020 年）。为了解决这些问题，常规育种在品种开发计划中发挥了关键作用，同时结合标记辅助选择，主要针对晚疫病、病毒和马铃薯胞囊线虫 - 世界各地的抗性品种，例如印度的 Kufri Karan（ICAR-CPRI 年度报告，2018-19 年）。后来，马铃薯转基因技术也得到了开发，以抵抗疾病（如晚疫病和病毒）、非生物胁迫（如高温和干旱）、害虫（如马铃薯胞囊线虫和马铃薯块茎蛾）、加工品质（如降低冷诱导甜度），但它们均未在田间应用。因此，随着测序技术的进步和马铃薯基因组序列的可用性（马铃薯基因组测序联盟，2011），有可能应用基因组学工具（如基因组编辑）来调节目标基因。基因组编辑是一种先进的基因组学工具，可通过基因敲除和插入/缺失诱变来改良作物（Hameed 等人，2018）。它允许在基因组中的特定位点发生双链断裂（DSB），并通过自然发生的 DNA 修复机制进行修复，即非同源末端连接 (NHEJ) 或同源重组 (HR)。过去，该系统早期由蛋白质引导的核酸酶促进，例如锌指核酸酶 (ZFN) 和转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN)。但现在，人们的注意力转向了一种新的 RNA 引导核酸酶，称为成簇的规律间隔的短回文重复序列 (CRISPR) — CRISPR 相关 (Cas) (Nadakuduti 等人，2018)。与组装 CRISPR/Cas 相比，TALEN 和 ZFN 需要特殊的专业知识、更长的时间和更高的成本。事实上，据报道，CRISPR/Cas 在作物中的应用取得了巨大进展。在马铃薯中，CRISPR/Cas 已被证明可以改善块茎品质、抗病性（晚疫病和马铃薯 Y 病毒）、表型和其他性状（Dangol 等人，2019 年；Hameed 等人，2020 年；Hofvander 等人，2021 年）。本文介绍了 CRISPR/Cas 的现状、未来前景以及马铃薯面临的挑战。
加纳基因组编辑应用指南.pdf
基因组编辑是对生物体基因组核苷酸序列进行精确的靶向修改。基因组编辑 (GE) 技术正在迅速开发和部署，以服务于农业和粮食生产目标，从而改善农作物和其他产品。该过程涉及精确删除、替换或插入单个或有限数量的核苷酸。基因组编辑的生物体可以具有来自相同或不同物种的脱氧核糖核酸 (DNA) 片段。有许多工具被描述为“基因组编辑技术”。也许最广泛使用的工具是成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR)Cas（CRISPR 相关蛋白），但 GE 还指其他方法，如寡核苷酸定向诱变 (ODM)、转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN)、锌指核酸酶 (ZFN) 和巨核酸酶，以及这些技术的变体。无论是使用传统育种方法、重组 DNA 技术还是 GE 技术，都可能会发生一些遗传变化。遗传变化的速度因物种而异，有些方法引入的变化比其他方法更多。可以故意刺激随机遗传变化以增加遗传变异，就像随机诱变技术一样。随机基因变化可能是无声的（没有可观察到的影响），从而产生在育种计划中选择的理想特性或组合，或者可能导致不理想的意外影响，并且会从育种计划中消除。
使用基因编辑方法微调免疫系统
基因组编辑技术不仅提供了研究基本细胞系统功能的前所未有的机会，而且还可以改善几种临床应用的结果。在这篇综述中，我们分析了从基础研究和临床角度来调查免疫系统的各种基因编辑技术。我们讨论了可编程核酸酶开发的最新进展，例如锌 - 纤维核酸酶（ZFN），转录激活剂样效应核酸酶（TALEN）和定期间隔的短距离短palindromic重复（CRISPR） - cas-cas相关核酶。我们还讨论了可编程核酸酶及其衍生试剂的使用，例如通过基因破坏，插入和重写T细胞和其他免疫成分的基础编辑工具来设计免疫细胞，例如天然杀手（NKS）和造血干细胞和祖细胞（HSPCS）。此外，关于嵌合抗原受体（CAR），我们描述了不同的基因编辑工具如何使健康的供体细胞可用于CAR T疗法，而不是自体细胞，而无需危害移植物抗旋转疾病或拒绝，从而导致收养细胞治疗成本降低，并立即治疗患者。我们特别注意将治疗性转基因（例如汽车）的递送到内源性基因座，以防止附带损害并提高治疗有效性。最后，我们审查了包括免疫系统重新利用在内的创新创新，这些创新促进了临床癌症免疫疗法框架内的安全和有效的基因组手术。
叉质：靶向基因递送：地点
Ravin，St.S.，Reik，A.，Liu，P.Q.，Li，L.，Wu，X，X，South，L。和Al。 （2016）。 具有灾难粒状编年史的人类中的靶标添加。 nat。 生物技术 34，424–429。 10.1038/nbt。 （2016）。 crispr/cas9在人和干细胞中的β-珠蛋白基因。 自然539，384–389。 doi：10.1038/nature2 （2017）。 基因治疗者在CD34（ +）后代和患者贫血中编辑。 贝尔摩尔。 但是。 9，1574–1588。 doi：10.15252/母亲20170750 Eyquem，J.，Mansilla-Soto，J （2017）。 自然543，113–117。 doi：10.1038/nature2 （2014）。 基因组基因组和人类重生和干细胞。 自然510，235–240。 doi：10.1038/自然 （2019）。 人类基因组编辑的造血刺激炎性疾病的细胞。 nat。 公社。 ISCIENCE 12，369–3Ravin，St.S.，Reik，A.，Liu，P.Q.，Li，L.，Wu，X，X，South，L。和Al。（2016）。具有灾难粒状编年史的人类中的靶标添加。nat。生物技术34，424–429。10.1038/nbt。（2016）。crispr/cas9在人和干细胞中的β-珠蛋白基因。自然539，384–389。doi：10.1038/nature2（2017）。基因治疗者在CD34（ +）后代和患者贫血中编辑。贝尔摩尔。但是。9，1574–1588。doi：10.15252/母亲20170750 Eyquem，J.，Mansilla-Soto，J（2017）。自然543，113–117。doi：10.1038/nature2（2014）。基因组基因组和人类重生和干细胞。自然510，235–240。doi：10.1038/自然（2019）。人类基因组编辑的造血刺激炎性疾病的细胞。nat。公社。ISCIENCE 12，369–3ISCIENCE 12，369–310：4045。 doi：10.1038/s41467-019-11962-8 Greiner，V.，Bou Puerto，R.，Liu，S.，Herbel，C.，Carmona，E。M.和Goldberg，M.S。（2019）。CRISPR介导的B细胞受体在原代人B细胞中的编辑。 doi：10.1016/j.isci.2019.01.032 Hartweger，H.，McGuire，A.T.，Horning，M.，Taylor，J.J.，Dosenovic，P.，Yost P.，Yost，D。等。 （2019）。 HIV特定的体液免疫反应由CRISPR/CAS9编辑的B细胞。 J. Exp。 Med。 216，1301–1310。 doi：10.1084/jem.20190287 Hubbard，N.，Hagin，D.，Sommer，K.，Song，Y.，Khan，I.，Clough，C。等。 （2016）。 靶向基因编辑可恢复X连锁超级IGM综合征中调节的CD40L功能。 血液127，2513–2522。 doi：10.1182/Blood-2015-11-683235 Kuo，C.Y.，Long，J.D.，Campo-Fernandez，B.，De Oliveira，S.，Cooper，A.R.，Romero，Z。等。 （2018）。 部位特异性基因编辑人类造血干细胞的X连锁性高IGM综合征。 细胞代表。 23，2606–2616。 doi：10.1016/j.celrep.2018.04.103 Laoharawee，K.，Dekelver，R.C.，Podetz-Pedersen，K.M.，Rohde，M.，Sproul，S.，Nguyen，H.O。等。 （2018）。 通过ZFN介导的体内基因组编辑中的鼠MPS II中代谢和神经疾病的剂量依赖性预防。 mol。 ther。 26，1127–1136。 doi：10.1016/j.ymthe.2018.03.002 Li，H.，Haurigot，V.，Doyon，Y.，Li，T.，Wong，S.Y.，Bhagwat，A.S。等。 （2011）。 体内基因组编辑在血友病的小鼠模型中恢复止血。 自然475，217–221。 （2007）。 nat。CRISPR介导的B细胞受体在原代人B细胞中的编辑。doi：10.1016/j.isci.2019.01.032 Hartweger，H.，McGuire，A.T.，Horning，M.，Taylor，J.J.，Dosenovic，P.，Yost P.，Yost，D。等。（2019）。HIV特定的体液免疫反应由CRISPR/CAS9编辑的B细胞。 J. Exp。 Med。 216，1301–1310。 doi：10.1084/jem.20190287 Hubbard，N.，Hagin，D.，Sommer，K.，Song，Y.，Khan，I.，Clough，C。等。 （2016）。 靶向基因编辑可恢复X连锁超级IGM综合征中调节的CD40L功能。 血液127，2513–2522。 doi：10.1182/Blood-2015-11-683235 Kuo，C.Y.，Long，J.D.，Campo-Fernandez，B.，De Oliveira，S.，Cooper，A.R.，Romero，Z。等。 （2018）。 部位特异性基因编辑人类造血干细胞的X连锁性高IGM综合征。 细胞代表。 23，2606–2616。 doi：10.1016/j.celrep.2018.04.103 Laoharawee，K.，Dekelver，R.C.，Podetz-Pedersen，K.M.，Rohde，M.，Sproul，S.，Nguyen，H.O。等。 （2018）。 通过ZFN介导的体内基因组编辑中的鼠MPS II中代谢和神经疾病的剂量依赖性预防。 mol。 ther。 26，1127–1136。 doi：10.1016/j.ymthe.2018.03.002 Li，H.，Haurigot，V.，Doyon，Y.，Li，T.，Wong，S.Y.，Bhagwat，A.S。等。 （2011）。 体内基因组编辑在血友病的小鼠模型中恢复止血。 自然475，217–221。 （2007）。 nat。HIV特定的体液免疫反应由CRISPR/CAS9编辑的B细胞。J. Exp。Med。216，1301–1310。doi：10.1084/jem.20190287 Hubbard，N.，Hagin，D.，Sommer，K.，Song，Y.，Khan，I.，Clough，C。等。（2016）。靶向基因编辑可恢复X连锁超级IGM综合征中调节的CD40L功能。血液127，2513–2522。doi：10.1182/Blood-2015-11-683235 Kuo，C.Y.，Long，J.D.，Campo-Fernandez，B.，De Oliveira，S.，Cooper，A.R.，Romero，Z。等。（2018）。部位特异性基因编辑人类造血干细胞的X连锁性高IGM综合征。细胞代表。23，2606–2616。doi：10.1016/j.celrep.2018.04.103 Laoharawee，K.，Dekelver，R.C.，Podetz-Pedersen，K.M.，Rohde，M.，Sproul，S.，Nguyen，H.O。等。（2018）。通过ZFN介导的体内基因组编辑中的鼠MPS II中代谢和神经疾病的剂量依赖性预防。mol。ther。26，1127–1136。doi：10.1016/j.ymthe.2018.03.002 Li，H.，Haurigot，V.，Doyon，Y.，Li，T.，Wong，S.Y.，Bhagwat，A.S。等。（2011）。体内基因组编辑在血友病的小鼠模型中恢复止血。自然475，217–221。（2007）。nat。doi：10.1038/nature10177伦巴多（A.使用锌纤维核酸酶和整合酶缺陷式慢病毒载体递送中的人类干细胞中的基因编辑。生物技术。25，1298–1306。doi：10.1038/nbt1353 Macleod，D.T.，Antony，J.，Martin，A.J.，Moser，R.J.，Hekele，A.，Wetzel，K.J.等。（2017）。将CD19汽车的整合到TCRα链基因座中，简化了同种异体基因编辑的CAR T细胞的产生。mol。ther。25，949–961。 doi：10.1016/j.ymthe.2017.02.005 Mo i Q. （2019）。 B细胞设计用于表达病原体特异性抗体防止感染的细胞。 SCI。 免疫。 4：AAX0644。 doi：10.1126/sciimmunol.aax0644 Ou，L.，Dekelver，R.C.，Rohde，M.，Tom，S.，Radeke，R.，St Martin，S.J。等。 （2019）。 ZFN介导的体内基因组编辑纠正了鼠hurler综合征。 mol。 ther。 27，178–187。 doi：10.1016/j.ymthe.2018.10.018 OU，L.，Przybilla，M.J.，Ahlat，O. （2020）。 高度有效的PS基因编辑系统纠正了I. mol的粘多糖含量的代谢和神经系统并发症。 ther。 28，1442–1454。 doi：10.1016/j.ymthe.2020.03.018 Rai，R.，Romito，M.，Rivers，E.，Turchiano，G.，Blattner，G.，G.，Vetharoy，W。等。 （2020）。 nat。 社区。25，949–961。doi：10.1016/j.ymthe.2017.02.005 Mo i Q.（2019）。B细胞设计用于表达病原体特异性抗体防止感染的细胞。SCI。 免疫。 4：AAX0644。 doi：10.1126/sciimmunol.aax0644 Ou，L.，Dekelver，R.C.，Rohde，M.，Tom，S.，Radeke，R.，St Martin，S.J。等。 （2019）。 ZFN介导的体内基因组编辑纠正了鼠hurler综合征。 mol。 ther。 27，178–187。 doi：10.1016/j.ymthe.2018.10.018 OU，L.，Przybilla，M.J.，Ahlat，O. （2020）。 高度有效的PS基因编辑系统纠正了I. mol的粘多糖含量的代谢和神经系统并发症。 ther。 28，1442–1454。 doi：10.1016/j.ymthe.2020.03.018 Rai，R.，Romito，M.，Rivers，E.，Turchiano，G.，Blattner，G.，G.，Vetharoy，W。等。 （2020）。 nat。 社区。SCI。免疫。4：AAX0644。doi：10.1126/sciimmunol.aax0644 Ou，L.，Dekelver，R.C.，Rohde，M.，Tom，S.，Radeke，R.，St Martin，S.J。等。（2019）。ZFN介导的体内基因组编辑纠正了鼠hurler综合征。mol。ther。27，178–187。doi：10.1016/j.ymthe.2018.10.018 OU，L.，Przybilla，M.J.，Ahlat，O.（2020）。高度有效的PS基因编辑系统纠正了I. mol的粘多糖含量的代谢和神经系统并发症。ther。28，1442–1454。doi：10.1016/j.ymthe.2020.03.018 Rai，R.，Romito，M.，Rivers，E.，Turchiano，G.，Blattner，G.，G.，Vetharoy，W。等。（2020）。nat。社区。针对人类造血干细胞的靶向基因校正，以治疗Wiskott -Aldrich综合征。11：4034。 doi：10.1038/s41467-020-17626-2 Scharenberg，S.G.，Poletto，E.，Lucot，K.L.，Colella，P.，Sheikali，A.（2020）。工程单核细胞/巨噬细胞特异性葡萄糖脑苷酶
OBM 遗传学基因的挑战和机遇...
目前，使用基因疗法治疗癌症有许多潜在的策略，包括 (a) 表达基因以诱导细胞凋亡或增加肿瘤对常规药物/放射疗法的敏感性；(b) 插入野生型肿瘤抑制基因以补偿其丢失/失调；(c) 使用反义 (RNA/DNA) 方法阻断致癌基因的表达；以及 (d) 增强肿瘤免疫原性以刺激免疫细胞反应性。基因疗法可以采用许多不同的基因，包括抗血管生成、任何自杀基因、免疫治疗基因、siRNA 基因、促凋亡基因、溶瘤基因和基因导向的酶前体药物。此外，随着基因转移技术的进步，各种新的治疗策略已经开发出来，以补充用于治疗癌症的常规疗法，这些疗法直接用于修改 DNA，例如锌指核酸酶 (ZFN)、转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN)、成簇的规律间隔短回文重复序列/CRISPR 相关蛋白 9 (CRISPR/Cas9) 等。尽管在更好的靶向性和以肿瘤选择性方式表达的临床前研究方面已经取得了很大进展，但在用于人类之前仍有许多问题需要解决。这些问题包括非特异性表达、低效率传递和生物安全性。本综述将重点介绍基因治疗在癌症治疗中的当前挑战和未来机遇。
DNA 序列和染色质结构背景下的基因组编辑保真度
基因组编辑对于医学和研究目的都具有重要价值。未来的医学应用包括纠正与疾病相关的突变、破坏致病基因，甚至引入新基因（例如，使免疫系统对肿瘤细胞敏感）。研究应用范围从在细胞系或生物体中创建敲除/敲除，和/或引入突变，以研究特定蛋白质、通路或过程的作用，到创建人源化疾病模型。鉴于实际应用的诱人范围，人们在开发基因组编辑方法方面付出了相当大的努力也就不足为奇了。引入基因组变化的传统方式是使用自发重组，要么引入 DNA 突变，要么插入允许进一步使用重组酶（如 Cre）切除基因的序列 [参见 Sauer (2002) 的评论]。随后，锌指核酸酶 (ZFN) 和转录激活因子样效应物核酸酶 (TALEN) 的发现，使得该领域取得了长足的进步，因为它们可以在所需的基因组位置而不是随机的位置引入 DNA 断裂 [参见 Gaj 等人 (2013) 的综述]。尽管如此，基因组编辑领域最大的进步是最近发现的成簇的规律间隔回文重复 (CRISPR) 相关 (Cas) 系统 (Ishino 等人，1987 年；Jansen 等人，2002 年；Jinek 等人，2012 年；Cong 等人，2013 年；Mali 等人，2013 年)。
基因编辑：癌症免疫治疗的有力工具
摘要：最近，基因编辑已成为基因治疗的最新有前途的工具之一。该技术在生物技术和医学领域非常引人注目，因为它能够以高精度在体内进行基因组编辑。最重要的基因编辑酶是锌指核酸酶 (ZFN)、归巢巨核酸酶、转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN) 和成簇的规则间隔短回文重复序列 (CRISPR)/CRISPR 相关核酸酶 9 (Cas9)。免疫系统在清除异常和癌细胞以及防御外来病原体方面发挥着重要作用。免疫细胞通过筛选细胞功能、基因突变和癌细胞形成来常规清除异常细胞。CRISPER 技术被广泛应用于基于肿瘤基因组编辑的癌症治疗方案。此外，它还用于癌症免疫治疗。例如，CRISPR 技术为传统临床药物赫赛汀提供了一种替代品，用于治疗乳腺癌中的 HER2。此外，它还用于CAR-T细胞生成和免疫细胞检查点抑制。研究人员正在寻求利用CRISPR技术对抗许多难治疾病。然而，仍然存在许多挑战。其中一些挑战包括PAM序列的要求、靶标缺失或添加的可能性、脱靶效应、Cas9-DSB复合物形成、缺乏完善的递送方法以及HDR产量低。在这篇综述中，我们概述了CRISPR技术在癌症免疫治疗中的应用以及阻碍该技术实施的挑战。