已经有10年的时间,距离定期间隔的短质体重复相关蛋白9(CRISPR/CAS9)时代的首次群体首次亮相,其中基因工程从未如此易于访问,精确且有效。这项技术,例如一种精致的外科手术,具有去除不同类型的疾病并恢复关键蛋白质活性的能力,易于表现先前的类似类似:锌指核酸酶(ZFNS)和转录激活剂效应效应核酸酶(TALENS)。此外,CRISPR-CAS9系统可以系统地将遗传序列引入人类基因组中的特定部位,从而刺激诸如抗肿瘤和抗抗病学系等所需功能。本简要审查提供了CRISPR-CAS9的最新成就的最新简历,从首次出现到目前的日期,重点是突破性研究,包括体外,体内和人类研究。这可以评估上一个阶段的“概念证明阶段”,并标志着下一阶段的开始,这可能会带来一系列临床试验。关键字:CRISPR/CAS9;脱氧核糖核酸;基因编辑;基因疗法
背景2。现代生物技术已经加快了具有理想的农艺性状的新作物品种的繁殖,例如抗病性,耐旱性和改善的营养,以用作食物和动物饲料。这些特征可以为农民和消费者带来好处。3。基因组编辑代表了一组现代的生物技术工具,使作物开发人员可以在生物体的基因组中进行精确的变化。2用于生成新食品作物品种的基因组编辑工具的示例包括锌指核酸酶(ZFN),转录激活剂样效应核酸酶(Talens)和定期散布的短期短palindromic重复序列(CRISPR)核酸酶。4。基因组编辑已被用来加快通过常规育种3产生的新作物品种的繁殖。这是因为基因组编辑可用于在生物体的基因组中产生精确的变化,这些变化等同于在常规农作物繁殖过程中自然发生的变化。SFA认为这种GED农作物等同于传统的繁殖作物。例如,基因组编辑工具可用于繁殖新的番茄品种
碱基编辑技术能够在哺乳动物细胞的目标基因组位点引入点突变,其效率和精度高于采用 DNA 双链断裂的传统基因组编辑方法,例如锌指核酸酶 (ZFN)、转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN) 和 CRISPR-Cas9(成簇的规律间隔的短回文重复序列-CRISPR 相关蛋白 9)系统。这可以更省时省资源地生成单核苷酸变异同源细胞系(即基因组序列仅在单个编辑核苷酸处彼此不同的细胞系)。这些单核苷酸变异克隆细胞系是评估遗传变异在天然细胞环境中的功能作用的有力工具。因此,碱基编辑可以在受控实验室环境中促进基因型到表型的研究,可用于基础研究和临床应用。在这里,我们提供优化的协议(包括实验设计、方法和分析)来设计碱基编辑构建体、转染粘附细胞、批量量化碱基编辑效率以及生成单核苷酸变体克隆细胞系。
基因组编辑技术,特别是基于锌指核酸酶 (ZFN)、转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN) 和 CRISPR(成簇的规律间隔的短回文重复 DNA 序列)/Cas9 的技术,正在迅速进入临床试验。迄今为止,CRISPR 的大多数临床应用都集中在体外对细胞进行基因编辑,然后将其重新引入患者体内。体外编辑方法对许多疾病状态都非常有效,包括癌症和镰状细胞病,但理想情况下,基因组编辑也应用于需要体内细胞改造的疾病。但是,CRISPR 技术的体内使用可能会因脱靶编辑、低效或脱靶递送以及刺激适得其反的免疫反应等问题而受到阻碍。当前针对这些问题的研究可能为 CRISPR 在临床领域的应用提供新的机会。在这篇综述中,我们研究了 ZFN、TALEN 和基于 CRISPR 的基因组编辑的临床试验的现状和科学基础、CRISPR 在人类中使用已知的局限性,以及快速发展的 CRISPR 工程领域,这些为进一步转化为临床应用奠定基础。
基因组编辑的许多基本发明,包括巨核酸酶、锌指核酸酶 (ZFN)、转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN) 和 CRISPR,都是首先在大学中制造并获得专利以鼓励商业开发。这导致了技术转让模式的多样性,但也带来了冲突。在大学专利的更广泛的历史和政策背景以及有关研究工具的特殊挑战的背景下,我们回顾了基因组编辑的专利财产以及用于将其商业化的多种技术转让模式,包括公共领域存储、开放获取合同、材料转让协议、非排他性和排他性许可、代理许可和聚合许可。这种多样性具有优势,它允许进行实验和竞争,我们将其描述为技术转让的联邦主义模式。基因组编辑的一个显着特点是第三方许可中介机构的兴起和成功。与此同时,基因组编辑技术的快速发展可能会削弱专利权和许可制度的重要性,并可能减轻过于宽泛的专利的影响,从而产生新的替代品来实现商业化。
摘要:过去二十年,基因组编辑工具取得了巨大进步,为先天性和后天性疾病的基因治疗提供了创新而有效的方法。锌指核酸酶 (ZFN)、转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN) 和 CRISPR-Cas9 已通过体外造血干细胞 (HSC) 基因治疗应用于遗传疾病(即血红蛋白病、范康尼贫血和遗传性免疫缺陷)以及传染病(即 HIV),而最近开发的基于 CRISPR-Cas9 的系统使用碱基编辑器和主要编辑器以及表观基因组编辑器为基因治疗提供了更安全的工具。然而,体外添加或编辑 HSC 基因的方法复杂、具有侵入性、技术难度大、成本高且有毒性。体内基因添加或编辑有望将基因治疗从一种高度复杂的策略转变为一种“用户友好型”方法,最终成为一种广泛可用、高度可及且可能负担得起的治疗方式。在本篇综述文章中,我们基于 30 多年来体外 HSC 基因治疗的经验教训,讨论了体内 HSC 基因编辑的概念、工具、取得的进展以及临床转化面临的挑战。
(crRNA)或单个诱导RNA(SGRNA)将CAS ector蛋白引导至用于加工的特定核酸序列,例如,结合和/或裂解。在CRISPR - CAS技术之前,其他核酸结合蛋白,例如锌nger核酸酶(ZFN),6个转录激活剂核酸蛋白酶(tal-ens),7和8个转录激活蛋白,8个,8个,8次,工程为与特定c c and c cy c c c c c c c demomic cynomic cytemic cytemic contimic contimic cypeci c necy。9,10麦尿素,例如laglidadg归核核酸内切酶,特定识别14至40个碱基对的双链DNA序列,并启用DNA序列的修改和缺失。8个ZFN要求将多个锌nger基序连接起来,每个基序都针对一个核苷酸三重态。10 Talens需要一个DNA结合结构域,其中每个氨基酸与四种类型的核苷酸之一的特异性结合。10这些系统需要针对不同目标位点的工程不同的融合蛋白,因此并不广泛适用。CRISPR - CAS技术克服了这个问题。可以通过使用设计用于识别基因序列的cRRNA来实现不同的基因序列。CRRNA介导的CRISPR指导的可编程特征尤其有利。因此,CRISPR - CAS
传统的诊断工具不足以检测和应对大流行病和复杂的慢性疾病。crispr是原核生物中的自适应免疫系统,是新技术的永无止境的来源,提供了新的解决方案。在这里,我们将CRISPR发现转换为创新的RNA检测和疾病诊断的记录平台。我们发现,促进CRISPR-CAS9系统中CRISPR RNA处理和成熟的tracrocrna也可以介导源自宿主细胞转录本的非典型CRISPR RNA(NCRRRNA)的产生。我们的ncrrna Discovery启发了重编程的tracrrnas(RPTR)的工程,该工程将任何利益的存在与DNA靶向靶向不同的CAS9直系同源物,从而创建了可多发性诊断平台称为Leopard(Leverage toveraging tracrrrnas和tharge tracrrrnas和target DNAS for-targe dnas for-tartarge dnas for-ty-targe dnas)。我们将tracrrna的重编程扩展到涉及dsDNA的cas12核酸酶,从而产生puma平台(可编程的tracrRNA解锁了原始的基序 - 通过cas12核酸酶对核糖核酸的独立检测)。最后,我们将RPTR的概念从体外应用到细胞上下文,并建立了用户定义的RNA记录平台Tiger(通过基因编码的记录推断出的RNA)解决了在单细胞水平上记录转录历史事件的挑战。
尽管大量生物(害虫、病原体)和非生物(干旱、寒冷)压力源影响着全球粮食需求,但自文明诞生之日起,农业就支撑着人类的生活。在过去 50 年中,对植物细胞和分子机制的了解不断加深,推动了生物技术的新创新,从而通过植物基因工程引入了所需的基因/特性。锌指核酸酶 (ZFN)、转录激活因子样效应物核酸酶 (TALEN) 和成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR) 等靶向基因组编辑技术已成为改良作物的有力工具。事实证明,这种新的 CRISPR 技术是一种高效、直接且成本低廉的过程。它适用于大多数植物物种,靶向多个基因,并被用于设计植物代谢途径以产生对病原体和非生物压力源的抵抗力。这些新型基因组编辑 (GE) 技术有望实现联合国“零饥饿”和“良好的人类健康和福祉”的可持续发展目标。这些技术可以更有效地开发转基因作物,并有助于加快美国农业部 (USDA)、食品药品监督管理局 (FDA) 和环境保护署 (EPA) 进行的监管审批和风险评估。
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。
