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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。
基因编辑φx174
There are no restriction sites for the following enzymes: AarI(x), Acc65I, AcuI, AfeI, AgeI, AlwI, AlwNI, ApaI, AscI, AsiSI, AvrII, BamHI, BanII, BclI, BglI, BglII, BlpI, BmgBI, BmrI, BmtI, BsaI, BsaXI, BsgI, BsmBI, BspDI, BspEI, BsrFI, BsrGI, BstBI, BstEII, BstYI, BstZ17I, Bsu36I, ClaI, DpnI, DpnI, EagI, EcoN, EcoO1 FseI, FspAI(x), HindIII, I-CeeI, I-SceI, CPNI，MBOI，MSCI，NEI，NCOI，NDEI，NGOMIV，NHEI，NENI，NSSII，NSSII，NSPI，PFLI，PFLI，PMMI，PMLI，PMLI，P; PMLI，P; PMLI，P; PMLI，PPUTMI，PPHMI，PPHMI，PPHMI，PPHMI，PPHMI，P; PSPOME，PSPXI，PVI，PVII，RSRII，SACI，SALI，SALI，SANDI（X），SAU3AI，SBFI，SFII，SFII，SFII，SGRI，SGRI，SGRI，SMAI，SMAI，SMAI，SNABI，SPEI，SPEI，SPEI，SPHI，SPHI，SPHI，SRFMI（SRFMI（X）
生命编辑基因编辑——随时随地进行编辑
双链断裂：双链断裂涉及核酸酶切割 DNA 的两条链，从而实现在切割位点的基因删除（敲除）或插入/修复（敲入）。我们的核酸酶的 PAM 多样性允许在基因组的几乎任何地方引入敲除或敲入编辑。碱基编辑：碱基编辑将一个核苷酸（碱基）转换为另一个核苷酸，而无需切割 DNA 的两条链。这是通过将经过修改以仅切割一条 DNA 链的核酸酶与编辑目标核苷酸的脱氨酶偶联来实现的。我们的模块化碱基编辑方法将我们的专有核酸酶和脱氨酶彼此偶联。
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为SpCas9 经过一个点突变(D10A)，此突变会导致Cas9 只能进行单股核酸裁切(SSB)。使用上必须同时引入两段gRNA，辨认邻近的区域( 需要是DNA 双股各一股)，造成两个邻近的单股DNA 断裂，才能够引发NHEJ，造成基因缺失，因此可以大幅度降低off-target， 增加专一性。
2023年合成生物学在健康与医药领域的应用 - 生命科学
主题 1 ：无障碍健康监测 目标 1.1 确定健康的生物指标 —— 在 5 年内，利用新型传感器识别至少 10 种下一代健康生物指标，这些指标可以作为健康生活 和预防医学实践的一部分进行监测，例如，免疫能力或微生物组组成。 目标 1.2 综合健康诊断 —— 在 20 年内，开发和分发一种简单易用、负担得起的家庭诊断检测试剂盒 ( 健康工具包 ) ，利用新的健 康生物指标，在诊所和社区中使用，满足不同人群的需求，将健康结果的差异减少 50% 。 主题 2 ：精准多组学医学 目标 2.1 收集多组学数据 —— 在 5 年内，从来自不同人群的大型队列中收集多组学信息，并确定哪些与至少 50 种高发病率和高 影响的疾病的诊断和管理最相关。 目标 2.2 实现个人多组学 —— 在 20 年内，开发用于诊断、预防和治疗的分子分型，以解决美国疾病相关死亡的主要原因，并 通过开发用 1 000 美元就能完成的多组学分析来实现这些分型。 主题 3 ：细胞疗法的生物制造 目标 3.1 提高治疗效果 —— 在 5 年内，扩大用于开发细胞疗法的技术，使细胞活力至少达到 75% 。 目标 3.2 扩大规模 —— 在 20 年内，增加细胞治疗的制造规模，以扩大可及性、减少健康不公平并将细胞疗法的制造成本降低 至 1/10 。 主题 4 ：人工智能驱动的治疗药物生物生产 目标 4.1 提高制造速度 —— 在 5 年内，利用国家资源实验室网络解决现有生物治疗药物的自主生产和生物生产障碍，将 10 种常 见处方药的制造速度提高 10 倍。 目标 4.2 增加制造多样性 —— 在 20 年内，将人工智能和机器学习 (AI/ML) 整合到国家资源实验室网络中以设计新的生物治疗药 物，将新药发现和生产的速度提高 10 倍。 主题 5 ：基因编辑的先进技术 目标 5.1 提高编辑效率 —— 在 5 年内，进一步开发用于临床的基因编辑系统，以在几乎没有或没有副作用的情况下治愈 10 种已 知遗传原因的疾病。 目标 5.2 扩大规模 —— 在 20 年内，加强生物制造生态系统，每年至少生产 500 万剂治疗性基因编辑制剂。
EGFR基因编辑通过CRISPR/CAS9和PRIME编辑EGFR基因编辑通过CRISPR/CAS9和PRIME编辑
将CRISPR/CAS9系统作为基因编辑工具的功能彻底改变了该领域，这是由于其易于设计和高灵敏度。CRISPR/CAS9系统有效地规避了先前基因编辑工具的局限性，并为基因组编辑的新时代铺平了道路。但是，更多的研究指出了CRISPR/CAS9自身的局限性。该技术的主要缺陷之一是脱靶效应的频率相对较高。为了克服这些障碍，最近已经开发了一种称为Prime Editing（PE）的第四代基因编辑工具。Prime编辑具有三个组成部分：Cas9 nickase，逆转录酶和Prime Editing Guide RNA（Pegrna）。PEGRNA可以进一步分解为间隔序列，支架，底漆结合位点和逆转录（RT）模板。RT模板已经包括可以通过逆转录酶转录的所需序列。这种新合成的DNA取代了原始链，提供了非常精确的编辑，而不是CRISPR/CAS9系统产生的随机插入/删除敲除。为此，我们进行了一系列研究，以比较CRISPR/CAS9系统和主要编辑的编辑效率。由CRISPR/CAS9系统敲除靶基因EGFR，已通过T7E1测定和质粒报告系统验证，这是强烈的绿色荧光信号所证明的。下一代测序已量化了Prime编辑的编辑率以及CRISPR/CAS9的编辑速率。ngs数据显示CRISPR/CAS9系统的高编辑频率，而未检测到Prime编辑的编辑。这种结果的可能原因之一是缺乏高通量实验来优化EGFR基因特异性的PEGRNA成分。
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封面说明 : 干旱胁迫下 , 植物细胞通过关闭气孔减少蒸腾等一系列生理生化改变 , 维持个体完成生长发育。干旱胁迫严重 影响农作物的产量和品质。解析玉米 ( Zea mays ) 抗旱性的遗传基础并克隆抗旱关键基因 , 利用转基因、分子标记辅助选择 及基因编辑等技术增强植株的抗旱稳产能力至关重要。未来在玉米抗旱性研究中 , 应针对抗旱品种培育面临的实际问题 , 建立和完善玉米抗旱性评价体系 , 将基础研究的新发现和新技术应用于育种实践 , 以提升我国种业创新实力。详细内容见 本期 883–902 页王子阳等的文章。
