XiaoMi-AI文件搜索系统
World File Search Systemtalen
基因组学和人类遗传学年度回顾 基因组编辑技术的技术转移模型
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。
将受精卵注射到牛胚胎中，对自然发生的序列变异进行基因组编辑
基因组编辑通过有针对性地引入天然序列变体，加速遗传增益，为改进当前的牛育种策略提供了机会。这可以通过在修复模板存在的情况下利用编辑器诱导的基因组切割后的同源性定向修复机制来实现。将基因组编辑器引入受精卵并在胚胎中进行编辑的优势在于，活体动物的发育不会受到影响，并且与当代基于胚胎的改良实践保持一致。在我们的研究中，我们调查了引入已知的前黑素体蛋白 17 ( PMEL ) 和催乳素受体 ( PRLR ) 基因的序列变体，并产生完全转化为精确基因型的非嵌合体编辑胚胎的潜力。将 gRNA/Cas9 编辑器注射到牛受精卵中以将 3 bp 缺失变体引入 PMEL 基因，可产生高达 11% 的完全转化胚胎。使用 TALEN 后，转化率提高到 48%，但前提是通过质粒递送。在几种已知 PRLR 序列变体、不同修复模板设计和 DNA、RNA 或核糖核蛋白传递的背景下测试三种 gRNA/Cas9 编辑器，实现了高达 8% 的完全转化率。此外，我们还开发了一种基于活检的非嵌合体胚胎筛选策略，该策略有可能专门生产具有预期精确编辑的非嵌合体动物。
提高 HR 频率以实现植物的精确基因组编辑
基因编辑工具，例如锌指、TALEN 和 CRISPR-Cas，为整个生命之树的植物遗传改良开辟了新领域。在真核生物中，基因组编辑主要通过两种 DNA 修复途径进行：非同源末端连接 (NHEJ) 和同源重组 (HR)。NHEJ 是高等植物的主要机制，但它不可预测，并且经常导致不良突变、移码插入和缺失。通过 HR 进行的同源定向修复 (HDR) 通常是遗传工程师首选的编辑方法。HR 介导的基因编辑可以通过整合供体模板提供的序列来实现无错误编辑。然而，植物中天然 HR 的频率低是实现高效植物基因组工程的障碍。本综述总结了为增加植物细胞中 HDR 频率而实施的各种策略。这些策略包括针对双链 DNA 断裂的方法、优化供体序列、改变植物 DNA 修复机制以及影响植物 HR 频率的环境因素。通过使用和进一步完善这些方法，基于 HR 的基因编辑可能有一天会在植物中变得很常见，就像在其他系统中一样。
淋巴瘤的同种异体嵌合抗原受体治疗
自从批准了多种针对非霍奇金淋巴瘤 (NHL) 的 CD19 靶向嵌合抗原受体 T 细胞 (CAR-T) 疗法以来，治疗手段得到了显著扩展。这些 CAR-T 是针对特定患者的，需要复杂、耗费资源和时间的过程。虽然这看起来很有希望，但由于缺乏可及性、制造延迟和产品质量不稳定，自体 CAR-T 受到限制。为了克服这些问题，来自健康捐赠者的同种异体 (allo) CAR 似乎很有吸引力。这些可以立即作为标准化和优质“现成”即用型产品提供，不受免疫抑制肿瘤微环境和先前治疗的影响，并且可能通过工业化规模生产降低医疗保健利用率。然而，同种异体 CAR 并非没有并发症，需要进行基因组编辑，尤其是使用 αβ T 细胞以避免移植物抗宿主病 (GvHD) 和受体免疫系统的同种异体排斥。TALEN 和 CRISPR 等基因组编辑工具有望开发真正“现成的”通用 CAR，并进一步推动细胞免疫治疗领域的发展。目前有几种同种异体 CAR 处于早期临床试验阶段，初步数据令人鼓舞。需要更长时间的随访才能真正评估这些技术对患者的可行性和安全性。本综述重点介绍开发同种异体 CAR 的策略以及迄今为止在淋巴瘤中的细胞来源和临床经验。
造血干细胞中的非病毒基因组编辑（...
在各种生命科学应用中，通过转染细胞来改变其基因型或表型至关重要。有多种转染方法可供选择，而选择最佳方法通常取决于与特定应用的兼容性。电穿孔是一种物理转染策略，它使用电脉冲在细胞膜上创建临时孔，核酸或蛋白质可以通过这些孔进入细胞。它是一种高效而强大的工具，已被证明在基于基因编辑的有效载荷（如 CRISPR-Cas9 系统和 TALEN）方面具有出色的性能。赛默飞世尔提供研究级 Invitrogen™ Neon™ NxT 电穿孔系统（配备 10uL 或 100uL 试剂盒）和符合 GMP 标准的 CTS™ Xenon™ 电穿孔系统（配备 1mL SingleShot 或封闭式一次性 5-25 mL MultiShot 耗材）。这两种仪器都采用相同的核心技术。在这项研究中，我们已经证明这些平台具有高度灵活性，并且与具有不同有效载荷的多种哺乳动物细胞类型兼容。此外，我们还展示了两台仪器之间电穿孔条件的可扩展性。Neon NxT 系统上的基因编辑条件可以扩展到 Xenon 系统，后者是专为符合 GMP 的细胞疗法生产而设计的平台。
改善作物营养的基因组编辑
基因组编辑技术，包括CRISPR/CAS9和TALEN，是出色的遗传修饰技术，并且被证明是基础科学领域的强大工具，而且在作物育种领域也是如此。最近，已经发布了两种针对营养改善的基因组编辑的农作物，高gaba番茄和高油酸大豆，已释放到市场上。栽培作物的营养改善一直是常规遗传修饰技术以及经典育种方法的主要目标。基因组编辑产生的突变被认为与自发的基因突变几乎相同，因为在导致突变后，可以从最终基因组编辑的宿主中完全消除转化的外国基因。因此，与转基因作物不同，基因组编辑的农作物预计将相对容易供应市场。另一方面，由于其技术特征，当前基因组编辑作物的主要目标通常是基因的总或部分破坏，而不是基因递送。因此，要使用基因组编辑技术获得所需的性状，在某些情况下，可能需要一种与遗传重组技术不同的方法。在这次微型审查中，我们将回顾作物中的几种营养特征，这些营养特征被认为是基因组编辑的合适靶标，包括上述两个示例，并讨论基因组编辑技术如何成为改善农作物中营养特质的有效育种技术。
利用基因组编辑技术生产转基因小鼠的简便方法
细菌免疫。Science。337 : 816-821, 2012。6）Gaj T, Gersbach CA, Barbas CF.: 基于ZFN、TALEN 和CRISPR/Cas 的基因组工程方法。Trends. Biotechnol. 31 : 397-405, 2013。7）Doudna JA, Charpentier E.: 基因组编辑。利用CRISPR-Cas9 进行基因组工程的新前沿。Science。346 : 1258096, 2014。8）Strecker J, Ladha A, Gardner Z 等：利用CRISPR 相关转座酶进行RNA 引导的DNA 插入。Science。 365 ：48-53，2019。9）Klompe SE，Vo PLH，Halpin-Healy TS 等：转座子编码的 CRISPR-Cas 系统直接介导 RNA 引导的 DNA 整合。Nature。571 ：219-225，2019。10）Jacobi AM，Rettig GR，Turk R 等：用于高效基因组编辑的简化 CRISPR 工具及其向哺乳动物细胞和小鼠受精卵中的精简协议。方法。121-122 ：16-28，2017。11）Lino CA，Harper JC，Carney JP 等：CRISPR 的递送：挑战和方法综述。药物递送。 12）Kaneko T.：用于产生和维持有价值动物品系的生殖技术。J. Reprod. Dev. 64：209-215，2018。 13）Mizuno N，Mizutani E，Sato H等：通过腺相关病毒载体通过CRISPR/Cas9介导的基因组编辑实现胚胎内基因盒敲入。iScience。9：286-297，2018。 14）Yoon Y，Wang D，Tai PWL等：利用重组腺相关病毒在小鼠胚胎中精简体外和体内基因组编辑。Nat. Commun. 9 : 412, 2018。15）Takahashi G, Gurumurthy CB, Wada K, 等：GONAD：通过输卵管核酸递送系统进行基因组编辑：一种新型的小鼠微注射独立基因组工程方法。Sci. Rep. 5 : 11406, 2015。16）Sato M, Ohtsuka M, Nakamura S.：输卵管内滴注溶液作为在体内操纵植入前哺乳动物胚胎的有效途径。New Insights into Theriogenology, InTechOpen, London, 2018, pp 135-150。 17）Sato M，Takabayashi S，Akasaka E 等：基因组编辑试剂在小鼠生殖细胞、胚胎和胎儿体内靶向递送的最新进展和未来展望。Cells。9：799，2020。18）Alapati D，Zacharias WJ，Hartman HA 等：宫内基因编辑治疗单基因肺疾病。Sci. Transl. Med。11：eaav8375，2019。19）Nakamura S，Ishihara M，Ando N 等：基因组编辑成分经胎盘递送导致中期妊娠小鼠胎儿胚胎心肌细胞突变。IUBMB life。 20）Sato T, Sakuma T, Yokonishi T 等：利用 TALEN 和双切口 CRISPR/Cas9 在小鼠精原干细胞系中进行基因组编辑。Stem Cell Reports。5：75-82，2015。21）Wu Y, Zhou H, Fan X 等：通过 CRISPR-Cas9 介导的基因编辑纠正小鼠精原干细胞中的一种遗传疾病
第 3 卷第 3 期 2024 年 7 月 - 9 月
摘要 ：癌症已成为全球重大的社会经济负担，每年有数百万新病例和死亡病例。生物工程这一前景广阔的领域最近取得了重大进展，为抗击癌症提供了新方法。在各种遗传工具的可用性和技术的快速进步的支持下，人们越来越关注对人类疾病分子机制的理解。这些发展使得最新的基因治疗技术能够用于癌症治疗，包括基因编辑、基因缺失和通过 TALEN、锌指、RNAi、CRISPR、定点诱变 (SDM) 和酶疗法等方法纠正缺陷基因以调节催化活性。此外，生物工程疫苗（如 mRNA 疫苗）、生物信息学、计算工具、人工智能 (AI)、纳米技术和化学疗法正在成为重要的癌症治疗策略。其中，基因编辑和基因治疗近年来特别受到关注，并经常与其他治疗方法结合使用。酶工程和纳米技术的进步也取得了重大进展。人工智能和生物信息学有助于更精确地诊断、预测和预后，从而实现癌症和肿瘤的个性化治疗。人工智能增强的成像和放射治疗改善了手术效果，即使是在偏远地区。精准肿瘤学已经出现，利用细菌和病毒直接针对肿瘤。在这篇评论中，我们讨论了各种癌症疗法的最新进展和挑战。
作物改良方法及加强粮食安全的应用
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。
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。