扒一扒基因编辑技术的“真面目”

自2016年5月2日韩春雨作为通讯作者的“基因编辑技术NgAgo”论文发表引起关注、5月底质疑的声音开始出现,韩春雨实验的可重复争议,不仅科学界议论纷纷,在社会层面也引发了相关讨论。那么,基因编辑技术到底是一项怎么样的技术呢?为什么它这样备受瞩目?今天我们就一起去扒一扒基因编辑技术的“真面目”!

基因编辑技术到底是个什么鬼?

首先我们先介绍一下基因编辑的概念。实际上,“基因编辑”这四个字是比较简化的,严格来说我们应该称它为“基因组定点编辑技术”。这里我们要注意两个关键词,一个是“基因组”,它要在细胞核的基因组里面。

另一个是“定点编辑”,因为在细胞核的基因组里面,不同的基因都有不同的位点。如果我们不是说在特定的基因组位点进行编辑的话,实际上和我们现在讨论的这个技术就大相径庭了。因为有很多其他技术可以改变细胞内的DNA组成。比如线粒体基因替代技术。还有一个就是用重组过的特异性病毒引入外源基因,但是它不能够定点,它是随机放到基因组里面的,这和我们今天要讨论的基因编辑技术都是不一样的。基因编辑技术,也就是“基因组定点编辑技术”,这个技术指的是对特定DNA片段的敲除、加入以及定点突变。

基因编辑技术的历史

实际上,基因编辑技术不是一个新的概念,早在90年代就开始有了。到目前为止,已经经历了三代。

第一代基因编辑技术就是同源重组建立动物基因敲除(knock-out),基因敲入(knock-in)的基因突变模型。顾名思义,基因敲除(knock-out)指的是把原有的动物基因组的某些基因通过一定的技术把它从动物基因组里敲除出去;基因敲入(knock-in)则是在动物基因组某个位点上把原本不存在的基因通过一定的技术把它整合进去。基因敲除(knock-out)和基因敲入(knock-in)是通过DNA同源重组技术来完成的。这是一个非常复杂的技术。如果要做成一个成功的动物基因敲除(knock-out),基因敲入(knock-in)的基因突变模型,大概需要花费2到3年的时间,投入的资金也比较多。另外,这个技术一般来说是用于建立遗传疾病研究的动物模型,很难用于临床或者说大面积应用在农业畜牧业方面。

第二代基因编辑技术是ZFN,TALEN技术。这两个技术的原理都是通过DNA核酸结合蛋白和核酸内切酶结合在一起建立一个系统。因为这些蛋白可以识别一定的核苷酸序列,通过一定设计形成的系统可以对特定的基因进行基因敲除和基因突变。

第三代基因编辑技术就是最近非常火的CRISPR/Cas9 系统。它的原理就是利用核糖体结构来进行基因编辑。CRISPR/Cas9 系统经过一定的设计可以结合到靶基因上,然后对这个靶基因进行敲除、定点突变或者引入新的外源基因,来进行基因编辑。

为什么第三代基因编辑技术备受瞩目?

确切地说,这三代基因编辑技术到目前为止都存在一定的技术局限性。第一个比较明显的局限性就是脱靶效应。那什么是脱靶效应呢?比如原本设计是对某一个DNA靶点进行基因编辑,但是一直找一直找,却没有找到正确的靶点,实际上却跑到这个点组成相似的位点去了,这就出现了脱靶。

第二个我们关注的问题就是编辑效率。任何技术都有一定的编辑效率。第三代基因编辑技术的效率要比第二代基因编辑技术高,这也是我们为什么对这三代基因编辑技术这么感兴趣的原因。

还有一个问题就是基因编辑技术对同一基因可能会造成不同的基因突变类型。不同的基因突变类型混合在一起,会让检测工作变得复杂很多。在这点上,第三代基因编辑技术同样表现不俗,要比这二代基因编辑技术好很多。

总的来说,为什么第三代基因编辑技术这么受大家的关注?主要得益于它以下几个优点:一是它的设计比较简单;二是它的效率比较高;三是它的价格相对便宜些;四是它的应用范围更广泛些,能针对的靶基因是比较多的。

基因编辑技术有什么用?

我们研究基因编辑技术,那基因编辑技术到底可以应用在哪些方面呢?主要有以下这几个方面:第一个就是可以形成不同基因型的动物模型,这从第一代基因编辑技术就开始做了。建立不同基因型的动物模型的意义在于,对遗传性疾病,这些基因和疾病之间的关系,这些模型可以给出一个比较确切的答案。这对研究遗传性疾病具有重大意义,这也是为什么大家从第一代开始就密切关注基因编辑技术的发展了。

第二个主要是应用在动植物育种。不同的物种的同一个基因上,可能会存在不同的SNP。不同的SNP对正常的生理功能影响是不大的,但是却会影响一定的表型。比如水稻是不是就会更高产一些,动物的瘦肉是不是更多一些等等表型。有了基因编辑技术,在育种的过程中,我们就可以对我们最想要的某一个基因进行单点突出,以实现效益的最大化。目前为止,第三代基因编辑技术效率相比于前两代技术来说是最高的。

还有一个就是对遗传疾病的治疗比较有用。目前来说,基因编辑技术主要是用在人源性的细胞上面,临床还没有用到。我们知道,很多遗传疾病都和细胞的突变有关。如果说利用基因编辑技术,我们能够把致病的基因转换成正常的基因的话,那么对家族有遗传病史的人来说,这将是一个福音。

但是现在的基因编辑技术离临床治疗还远。要应用到临床上需要考虑很多问题,比如这个系统的毒性怎么样?它进去以后会不会引起什么免疫反应?因为现在基因编辑技术还存在脱靶效应,如何对我们要编辑的基因进行准确地定位是个大问题。这些都是需要研究清楚才能上临床的。

作者简介:胡昕华,中国科学院神经科学研究所博士

来源:知识就是力量官方微信(微信ID :knowledge-power)   作者:胡昕华

为你推荐

创新疗法再传积极信号,多奈单抗3年长期研究验证阿尔茨海默病干预“越早越好”资讯

创新疗法再传积极信号,多奈单抗3年长期研究验证阿尔茨海默病干预“越早越好”

TRAILBLAZER-ALZ 2长期扩展研究结果显示,在大多数研究参与者完成治疗后,记能达依然可以持续发挥减缓疾病进展的作用

2025-08-01 21:51

赛诺菲获得维亚臻在研药物普乐司兰钠注射液大中华区权利资讯

赛诺菲获得维亚臻在研药物普乐司兰钠注射液大中华区权利

同类首创 RNA 干扰(RNAi)治疗候选药物将为中国患者提供潜在治疗选择。

2025-08-01 19:21

资讯

"HER2阳性肿瘤诊疗能力提升工程启动会"召开,赋能HER2阳性胆道肿瘤精准诊疗

近日,【HER2阳性肿瘤诊疗能力提升工程】(以下简称“工程”)启动会在沪召开。会上,众多嘉宾围绕胆道肿瘤领域的治疗进展及趋势进行分享与探讨,以期推动该疾病领域的精准诊疗...

2025-08-01 15:38

华领医药首次半年扭亏,华堂宁上半年大卖176.4万盒资讯

华领医药首次半年扭亏,华堂宁上半年大卖176.4万盒

日前,华领医药发布发布业绩预告称,公司在今年上半年实现利润约11 84亿元,和去年中报的亏损1 4亿元相比,实现了自2018年上市以来的首次扭亏。

2025-08-01 11:16

礼来公布替尔泊肽重磅研究数据,或重塑糖尿病合并心血管病治疗格局资讯

礼来公布替尔泊肽重磅研究数据,或重塑糖尿病合并心血管病治疗格局

这是首个头对头比较替尔泊肽和度拉糖肽的心血管结局研究,纳入了来自30个国家 地区总计超过13,000名2型糖尿病合并动脉粥样硬化性心血管疾病成人患者, 历时超过4 5年,是迄今...

2025-08-01 08:57

国家医保局制定新上市药品首发价格机制资讯

国家医保局制定新上市药品首发价格机制

据央视新闻7月31日报道,为鼓励药品研发创新,国家医保局制定了新上市药品首发价格机制。

2025-07-31 23:50

QiviData数据分析系统实现医药数据分析国产化突破,助力CRO破解“卡脖子”难题资讯

QiviData数据分析系统实现医药数据分析国产化突破,助力CRO破解“卡脖子”难题

在医药研发外包(CRO)领域长期依赖海外数据分析工具的背景下,杭州启维软件有限公司近日宣布,其自主研发的QiviData数据分析系统V2 0已通过国家级技术验证,并与国内头部CRO企...

2025-07-31 17:26

体检争议事件引发公众健康焦虑,用AI解读体检报告量激增40%资讯

体检争议事件引发公众健康焦虑,用AI解读体检报告量激增40%

近日,一则 "女子十年体检未提示患癌风险,确诊时已是肾癌晚期 "的新闻持续发酵,也引发了公众对健康问题的关注,甚至有网友自嘲 "为体检焦虑到失眠 "。

2025-07-31 16:48

普丽妍完成近5000万美元C轮融资,再生医美龙头加速技术布局资讯

普丽妍完成近5000万美元C轮融资,再生医美龙头加速技术布局

本轮融资由未来资产资本(中国)领投,老股东雅惠投资、华泰紫金追加投资

2025-07-31 16:28

因美纳升级旗舰检测产品,加速全面肿瘤基因组分析可及资讯

因美纳升级旗舰检测产品,加速全面肿瘤基因组分析可及

因美纳TruSight™ Oncology 500 v2研究型检测产品现已上市,集成内置HRD生物标志物检测,周转时间更短,组织样本需求更低

2025-07-31 15:11

搭建递送技术平台,我国创新药企布局新型体内CAR-T疗法资讯

搭建递送技术平台,我国创新药企布局新型体内CAR-T疗法

“目前高端的细胞治疗药物价格仍高达每针数十万甚至上百万元,但通过mRNA和先进的递送技术,把高度个性化的定制疗法转变为通用型药物,将有机会把成本降至大多数患者可负担的范...

2025-07-30 17:25

中眸医疗完成数千万元融资,加速眼科基因治疗全球布局资讯

中眸医疗完成数千万元融资,加速眼科基因治疗全球布局

此次融资资金将主要用于加速核心产品ZM-02的全球多中心临床试验及后续管线开发,进一步巩固公司在眼科基因治疗领域的领先地位。

2025-07-30 17:18

恒润达生CAR-T 疗法获批上市资讯

恒润达生CAR-T 疗法获批上市

7月30日,国家药监局官网显示,恒润达生的雷尼基奥仑赛注射液(商品名:恒凯莱)获批上市。

2025-07-30 13:07

蚂蚁AI健康应用AQ推出多个“院士 AI分身”,日均免费问诊近万人资讯

蚂蚁AI健康应用AQ推出多个“院士 AI分身”,日均免费问诊近万人

顶级医学专家上线“数字分身”,正在掀起一场 AI 看病风潮。7月30日,蚂蚁集团AI健康应用AQ数据显示,中国科学院院士王建安“AI分身”上线仅3天咨询量激增280%,AI让顶级大专...

2025-07-30 12:08

刚刚,国家药监局原副局长陈时飞被立案审查资讯

刚刚,国家药监局原副局长陈时飞被立案审查

7月30日,中央纪委国家监委网站发布公告:经中共中央批准,中央纪委国家监委对国家药品监督管理局原党组成员、副局长陈时飞严重违纪违法问题进行了立案审查调查。

2025-07-30 09:20

“肝能修复站”公益快闪沪上启动,专家支招科学管理脂肪肝资讯

“肝能修复站”公益快闪沪上启动,专家支招科学管理脂肪肝

由中国医药卫生文化协会发起,快速消费品健康公司欧彼乐(Opella)、益丰大药房、意领科技联合支持的全民肝脏健康守护行动——“肝能修复站”公益快闪,于上海徐汇滨江正式启动。

文/张蓉蓉 2025-07-30 09:17

京津冀持续暴雨,蚂蚁集团AQ上线专区提供健康科普及线上义诊服务资讯

京津冀持续暴雨,蚂蚁集团AQ上线专区提供健康科普及线上义诊服务

近日,华东、华北、东北等地持续强降雨,引发洪涝和地质灾害,社会各界紧急响应。为了方便受强降雨影响的群众获得一站式的信息及服务,7月29日,蚂蚁集团旗下AI健康应用AQ推出“...

2025-07-29 20:25

讯飞医疗亮相WAIC,牵头《医疗健康行业智能体标准体系》10项核心子标准资讯

讯飞医疗亮相WAIC,牵头《医疗健康行业智能体标准体系》10项核心子标准

7月26日,以“智能时代、同球共济”为主题的2025世界人工智能大会暨人工智能全球治理高级别会议(WAIC)在上海开幕。大模型在医疗领域的应用正从概念验证走向产业化落地,如何建...

2025-07-29 17:50