CRISPR是怎样的一种技术
CRISPR 是怎样的一种技术
CRISPR/Cas9是继“锌指核 酸内切酶(ZFN) 99 “类 转录激活因子效应物核酸 酶(TALEN)”之后出现的 第三代“基因组定点编辑 技术”。与前两代技术相 比，其成本低、制作简便 Emmanuelle Charpentier,Jennifer Doudna,and Victor 快捷高效的优点，让它迅 Ambros,recipients of 2015 Breakthrough Prizes in Life Sciences. 速风靡于世界各地的实验 BREAKTHROUGH PRIZE 室，成为科研、医疗等领 域的有效工具
• CRISPR/Cas9是继“锌指核 酸内切酶（ZFN）” 、 “类 转录激活因子效应物核酸 酶（TALEN）”之后出现的 第三代“基因组定点编辑 技术” 。与前两代技术相 比，其成本低、制作简便、 快捷高效的优点，让它迅 速风靡于世界各地的实验 室，成为科研、医疗等领 域的有效工具
原理解释 CRISPR序列(Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats-一成簇的规律间隔的短回 文重复序列) CRISPR/Cas9技术的灵感来源于细菌的一种获得 性免疫系统。细菌在抵抗病毒或外源质粒入侵时， 会产生相应的“记忆”，来抵抗该种外源遗传物 质的再次入侵，而这种获得性免疫正是由细菌的 CRISPR/Cas9系统实现的。在细菌的基因组上，存 在着串联间隔排列的“重复序列”，这些重复序 列相对保守，我们称之为CRISPR序列
CRISPR序列（Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats—成簇的规律间隔的短回 文重复序列） CRISPR/Cas9技术的灵感来源于细菌的一种获得 性免疫系统。细菌在抵抗病毒或外源质粒入侵时， 会产生相应的“记忆” ，来抵抗该种外源遗传物 质的再次入侵，而这种获得性免疫正是由细菌的 CRISPR/Cas9系统实现的。 在细菌的基因组上，存 在着串联间隔排列的“重复序列” ，这些重复序 列相对保守，我们称之为CRISPR序列。 原理解释
Cell membrane 出 CAS Double stranded viral DNA CAS 用中 Creation of a novel spacer Inactivation of viral DNA CRISPR Array CASI川l >一■IID心I心心O Transcription Targeting of viral DNA I0☐WD◇I心☐心II心 P 爱 CAS II CAS III I CAS crRNA complex Processed crRNAs CAS II
⑦ 腾讯视频 灭掉病毒
CRISPR/Cas9技术的实现 向导RNA1 PAM 需要什么？ Cas9 XXXXX XXXXY 在CRISPR/Cas9技术 Cas9 中，我们把即将被编辑 PAM 向导RNA2 的细胞基因组DNA看作 病毒或外源DNA。基因 编辑的实现只需要两个 剪切 00 工具一一向导RNA 位置2 HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH (guide RNA,gRNA)和 剪切 Cas9蛋白。 位置1 H644441444444414444441444444444444141444414444+ HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH 敲除掉部分基因
CRISPR/Cas9技术的实现 需要什么？ 在CRISPR/Cas9技术 中，我们把即将被编辑 的细胞基因组DNA看作 病毒或外源DNA。基因 编辑的实现只需要两个 工具——向导RNA （guide RNA, gRNA）和 Cas9蛋白
>腾讯视频 这个DNA模板能与剪切端头配对 重新组合或用新版替代原有序列 而DNA片断的插入或定点突变的实现，只需在此基础上 为细胞提供一个修复的模板质粒，这样细胞就会按照提 供的模板在修复过程中引入片段插入或定点突变，对受 精卵细胞进行基因编辑，并将其导入代孕母体中，可以 实现基因编辑动物模型的构建
而DNA片断的插入或定点突变的实现，只需在此基础上 为细胞提供一个修复的模板质粒，这样细胞就会按照提 供的模板在修复过程中引入片段插入或定点突变，对受 精卵细胞进行基因编辑，并将其导入代孕母体中，可以 实现基因编辑动物模型的构建
技术的应用 CRISPR系统用于疾病治疗的研究。 麻省理工学院的研究人员利用CRISPR系统，成功干掉了受 到感染的哺乳动物肝细胞中的乙肝病毒(HBV); 德州大学西南医学中心的研究人员利用CRISPR基因编辑技 术，阻止了小鼠杜氏肌营养不良导致的肌肉退化； 杜克大学的研究人员利用CRISPR基因编辑技术，选择性地 破坏HPV的两个负责宫颈癌细胞生长的基因，成功阻止了癌 细胞的生长； 加州大学旧金山分校研究人员采用CRISPR:编辑T细胞基因 组，成功的改造了T细胞，并使其具备治疗HIV的能力； 加州大学旧金山分校的研究人员使用CRISPR改写B-地中海 贫血的突变基因，以达到治疗地贫的目的。 这项技术将改变“突变一个基因的工作量，足够一个学 生写上一整篇论文”的窘境。据粗略统计，使用ZFN和TALEN 编辑基因，费用高达数千美元，而CRISPR只需要几十美元
CRISPR系统用于疾病治疗的研究。 麻省理工学院的研究人员利用CRISPR系统，成功干掉了受 到感染的哺乳动物肝细胞中的乙肝病毒（HBV）； 德州大学西南医学中心的研究人员利用CRISPR基因编辑技 术，阻止了小鼠杜氏肌营养不良导致的肌肉退化； 杜克大学的研究人员利用CRISPR基因编辑技术，选择性地 破坏HPV的两个负责宫颈癌细胞生长的基因，成功阻止了癌 细胞的生长； 加州大学旧金山分校研究人员采用CRISPR编辑T细胞基因 组，成功的改造了T细胞，并使其具备治疗HIV的能力； 加州大学旧金山分校的研究人员使用CRISPR改写β-地中海 贫血的突变基因，以达到治疗地贫的目的。 这项技术将改变“突变一个基因的工作量，足够一个学 生写上一整篇论文”的窘境。据粗略统计，使用ZFN和TALEN 编辑基因，费用高达数千美元，而CRISPR只需要几十美元。 技术的应用
存在的争议 今年初，科学家在《自然》杂志上发表评论文章，呼吁停 止使用基因组编辑工具对人类生殖细胞进行改造。他们认为， 利用现有技术对人类胚胎进行基因组编辑，由于对生殖细胞的 改造是可以遗传的，因此可能会对后代产生无法预测的后果， 而这些技术的滥用可能引起公愤，继而波及这些工具在医疗领 域的使用。 无独有偶。今年3月份，因担心可能产生的不良后果，包括 诺贝尔奖得主戴维·巴尔的摩、著名遗传学家乔治·彻奇、 CRISPR技术的共同开发者詹妮弗·当娜在内的科学家以及法律、 伦理和医学方面的专家，在《科学》杂志上发表评论文章，强 烈反对利用CRISPR基因组编辑技术对人类生殖细胞进行修饰。 他们指出，CRISPR/Cas9基因组编辑技术的简单高效突然让精 确的人类生殖细胞编辑成为可能。他们还提议举行一次国际会 议，讨论使用这一快速发展的技术的社会、法律和伦理问题
存在的争议 今年初，科学家在《自然》杂志上发表评论文章，呼吁停 止使用基因组编辑工具对人类生殖细胞进行改造。他们认为， 利用现有技术对人类胚胎进行基因组编辑，由于对生殖细胞的 改造是可以遗传的，因此可能会对后代产生无法预测的后果， 而这些技术的滥用可能引起公愤，继而波及这些工具在医疗领 域的使用。 无独有偶。今年3月份，因担心可能产生的不良后果，包括 诺贝尔奖得主戴维·巴尔的摩、著名遗传学家乔治·彻奇、 CRISPR技术的共同开发者詹妮弗·当娜在内的科学家以及法律、 伦理和医学方面的专家，在《科学》杂志上发表评论文章，强 烈反对利用CRISPR基因组编辑技术对人类生殖细胞进行修饰。 他们指出，CRISPR/Cas9基因组编辑技术的简单高效突然让精 确的人类生殖细胞编辑成为可能。他们还提议举行一次国际会 议，讨论使用这一快速发展的技术的社会、法律和伦理问题