成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR) 的发展引发了继锌指核酸酶和转录激活因子样效应物核酸酶之后的基因组工程浪潮,并使基因编辑成为预防和治疗遗传疾病的一种有前途的策略。然而,由于一些技术问题对其安全性和有效性构成挑战,并且缺乏适当的临床法规使其在不影响人类伦理的情况下向改善人类健康的方向发展,基因编辑尚未在临床上得到广泛应用。通过系统地研究基因编辑工具的肿瘤学应用及其医学转化的关键挑战因素,基因组编辑对癌症驱动基因的发现、肿瘤细胞表观基因组正常化、靶向递送、癌症动物模型的建立以及临床上的癌症免疫治疗和预防有着重大贡献。以 CRISPR 为代表的基因编辑工具有望成为精确控制癌症发生和发展的有前途的策略。然而,在将 CRISPR 纳入下一代分子精准医学之前,一些技术问题和伦理问题是需要妥善解决的严重问题。鉴于此,本文讨论了限制脱靶效应的新技术发展,并重点介绍了使用基因编辑方法治疗无法治愈的癌症。
摘要 自然杀伤 (NK) 细胞是先天免疫系统中的一类细胞毒性淋巴细胞。虽然它们具有天然的细胞毒性,但基因改造可以增强其肿瘤靶向能力、细胞毒性、持久性、肿瘤浸润并防止衰竭。这些改进有可能使基于 NK 细胞的免疫疗法在临床应用中更有效。目前,有几种病毒和非病毒技术用于基因改造 NK 细胞。对于核酸递送,近年来,电穿孔、脂质纳米颗粒、脂质转染和 DNA 转座子等非病毒方法越来越受欢迎。另一方面,包括慢病毒、γ 逆转录病毒和腺相关病毒在内的病毒方法仍然广泛用于基因递送。此外,基因编辑技术(例如基于成簇的规律间隔的短回文重复序列、锌指核酸酶和转录激活因子样效应物核酸酶)是该领域的关键方法。本综述旨在全面概述嵌合抗原受体 (CAR) 武装策略并讨论关键的基因编辑技术。这些方法共同旨在增强 NK 细胞/NK 细胞 CAR 免疫疗法的临床转化。关键词:免疫疗法;自然杀伤细胞;细胞因子诱导的记忆样 NK 细胞;CAR-NK 细胞;基因编辑;基因传递;CRISPR。
基因组编辑是一种利用工程核酸酶在特定基因组位置诱导双链断裂 (DSB) 的方法,以便利用细胞内源性 DNA 修复机制引入基因组修饰 [ 1 , 2 ]。DSB 形成后,细胞将利用两种修复机制中的一种——非同源末端连接 (NHEJ) 和同源性依赖性修复 (HDR),这两种机制均可用于诱导 DNA 变化 [ 3 , 4 ]。在 NHEJ 过程中,细胞将 DNA 的断裂末端重新连接在一起——这个过程很快但往往不准确,修复后的链通常包含小的突变,表现为小的缺失和插入 [ 5 , 6 ]。在基因组编辑中,NHEJ 用于通过功能丧失突变来灭活基因功能。HDR 是一个更复杂的过程,需要供体 DNA 与断裂的两侧都具有同源性。在 HDR 中,细胞处理 DSB 的末端,留下 3′突出端,这些突出端侵入供体 DNA 的同源位点,将其用作 DNA 合成的模板,从而纠正断裂并使其与供体 DNA 相同 [7]。虽然在自然界中,供体 DNA 是姐妹染色单体,但在基因组编辑中,外源 DNA 被引入细胞,作为模板,将所需的变化引入基因组 [8](图 1)。多年来,已有多种类型的工程核酸酶被用于诱导基因组编辑所需的 DSB,包括
转座在重塑所有生物体的基因组中起着关键作用 1 。IS200/IS605 和 IS607 家族 2 的插入序列是最简单的移动遗传元件之一,仅包含其转座及其调控所需的基因。这些元件编码 tnpA 转座酶,这对于动员至关重要,并且通常携带辅助 tnpB 基因,而该基因对于转座而言并非必需。尽管 TnpA 在 IS200/IS605 转座子动员中的作用已得到充分证实,但 TnpB 的功能仍然很大程度上未知。有人提出 TnpB 在转座调控中发挥作用,尽管尚未确定相关机制 3–5 。生物信息学分析表明 TnpB 可能是 CRISPR–Cas9/Cas12 核酸酶的前身 6–8 。然而,尚未发现 TnpB 具有任何生化活性。我们在此表明,耐辐射奇球菌 ISDra2 的 TnpB 是一种 RNA 引导的核酸酶,受来自转座子右端元件的 RNA 引导,切割 5′-TTGAT 转座子相关基序旁的 DNA。我们还表明,TnpB 可以重新编程以切割人类细胞中的 DNA 靶位。总之,这项研究通过强调 TnpB 在转座中的作用扩展了我们对转座机制的理解,通过实验证实了 TnpB 是 CRISPR-Cas 核酸酶的功能性前体,并将 TnpB 确立为基因组编辑新系统的原型。
摘要 使用位点特异性核酸酶(例如转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN) 和成簇的规律间隔短回文重复序列-CRISPR 相关蛋白 9 (CRISPR-Cas9))进行基因组编辑是一种强大的作物育种技术。对于植物基因组编辑,基因组编辑试剂通常在植物细胞中从基因组内稳定整合的转基因中表达。这需要杂交过程从基因组中去除外来核苷酸以产生无效分离子。然而,在马铃薯等高度杂合的植物中,子代品系与亲本品种具有不同的农艺性状,不一定成为优良品系。农杆菌可以将 T-DNA 上的外源基因转移到植物细胞中。这既可用于稳定转化植物,也可用于在植物细胞中瞬时表达基因。在这里,我们用含有靶向固醇侧链还原酶 2 ( SSR2 ) 基因的 TALEN 表达载体的农杆菌感染马铃薯,并在没有选择的情况下再生了芽。我们获得了具有破坏的 SSR2 基因且没有转基因 TALEN 基因的再生系,这表明它们的破坏应该是由瞬时基因表达引起的。这里开发的使用农杆菌瞬时基因表达的策略(我们称之为农杆菌诱变)应该会加速使用基因组编辑技术来修改杂合植物基因组。
摘要 使用位点特异性核酸酶(例如转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN) 和成簇的规律间隔短回文重复序列-CRISPR 相关蛋白 9 (CRISPR-Cas9))进行基因组编辑是一种强大的作物育种技术。对于植物基因组编辑,基因组编辑试剂通常在植物细胞中从基因组内稳定整合的转基因中表达。这需要杂交过程从基因组中去除外来核苷酸以产生无效分离子。然而,在马铃薯等高度杂合的植物中,子代品系与亲本品种具有不同的农艺性状,不一定成为优良品系。农杆菌可以将 T-DNA 上的外源基因转移到植物细胞中。这既可用于稳定转化植物,也可用于在植物细胞中瞬时表达基因。在这里,我们用含有靶向固醇侧链还原酶 2 ( SSR2 ) 基因的 TALEN 表达载体的农杆菌感染马铃薯,并在没有选择的情况下再生了芽。我们获得了具有破坏的 SSR2 基因且没有转基因 TALEN 基因的再生系,这表明它们的破坏应该是由瞬时基因表达引起的。这里开发的使用农杆菌瞬时基因表达的策略(我们称之为农杆菌诱变)应该会加速使用基因组编辑技术来修改杂合植物基因组。
成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR) 的发展引发了继锌指核酸酶和转录激活因子样效应物核酸酶之后的基因组工程浪潮,并使基因编辑成为预防和治疗遗传疾病的一种有前途的策略。然而,由于一些技术问题对其安全性和有效性构成挑战,并且缺乏适当的临床法规使其在不影响人类伦理的情况下向改善人类健康的方向发展,基因编辑尚未在临床上得到广泛应用。通过系统地研究基因编辑工具的肿瘤学应用及其医学转化的关键挑战因素,基因组编辑对癌症驱动基因的发现、肿瘤细胞表观基因组正常化、靶向递送、癌症动物模型的建立以及临床上的癌症免疫治疗和预防有着重大贡献。以 CRISPR 为代表的基因编辑工具有望成为精确控制癌症发生和发展的有前途的策略。然而,在将 CRISPR 纳入下一代分子精准医学之前,一些技术问题和伦理问题是需要妥善解决的严重问题。鉴于此,本文讨论了限制脱靶效应的新技术发展,并重点介绍了使用基因编辑方法治疗无法治愈的癌症。
抽象的转座子是移动遗传元件,可以移动到基因组或基因组之间的不同位置。长期以来,它们一直用作基因工程的工具,包括在各种生物中的转基因,插入诱变和标记切除术。源自白菜循环飞蛾的Piggybac转座子是有史以来最有前途的转座子工具之一,因为PiggyBac的优势是它可以转置而不会在切除的地点留下足迹。将Piggybac Transoson应用于植物中的精确基因组编辑,我们证明了从集成到水稻基因组中的转基因基因座的有效且精确的Piggybac Transposon切除。此外,只能通过同源重组介导的基因靶向靶靶标的精确基因修饰的结合以及使用PiggyBac Transposion通过大米中的piggyBac转置从靶基因座进行切除,从而实现了仅将所需点突变引入靶基因。此外,我们为piggybac介导的转带系统设计了序列特异性核酸酶的临时表达,以消除从宿主基因组中的转基因,而无需在成功诱导靶向诱变通过序列特异性核酸盐中促进靶向诱变后,在未经不必要的序列中使用。在这篇综述中,我们总结了我们以前的作品以及Piggybac Transposon基因工程的未来前景。
基因组编辑的一种主要方法是将称为“工程核酸酶”的酶剪刀部署到 DNA 的目标区域。一旦工程核酸酶被引导到精确的位置,它就会结合并切割目标基因。此时,核酸酶通过修改、移除或替换有缺陷的基因对细胞的遗传密码进行永久性更改。根据细胞的类型,基因组编辑可能会在患者体内暂时或永久保留。
•样品源 - 与DNA/RNA Shield™一起使用 - 血液收集管(用6 mL DNA/RNA Shield™预填充),可直接收集多达3 ml全血(人类或动物)。•样品保存和灭活 - DNA/RNA Shield™裂解细胞,使核酸酶和传染性剂(例如病毒,病原体)失活,并且是在环境温度下安全样品存储和运输的理想选择(第8页)。•大小 - 能够恢复DNA和总RNA,包括小/microRNA(≥17nt)。
