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

国内首个大型IMSD科普艺术展《一起刷新自在》在沪开幕资讯

国内首个大型IMSD科普艺术展《一起刷新自在》在沪开幕

本次活动以患者影展为核心载体,搭配三大主题互动以及三大疾病领域的科普,生动呈现患者从身心受困到奔赴自在生活的全新历程

2026-09-12 19:11

一省要求基药配备使用占比不低于70%资讯

一省要求基药配备使用占比不低于70%

《关于做好基本药物优先配备使用工作的通知》要求省级卫生健康行政部门要结合药品使用监测数据和地方实际,统筹指导各级公立医疗卫生机构确定基本药物配备品种数量占比、基本药...

2026-09-12 10:42

周六上午10点:2026医保数据发布系列公开课—3.0版分组方案地方落地专题分析(合肥)资讯

周六上午10点:2026医保数据发布系列公开课—3.0版分组方案地方落地专题分析(合肥)

国家医保局:2026医保数据发布系列公开课—3 0版分组方案地方落地专题分析(合肥)

2026-09-11 18:08

国家医保局召开手术机器人专家座谈会资讯

国家医保局召开手术机器人专家座谈会

9月11日上午,国家医保局组织召开手术机器人专家座谈会,华科精准、上海微创、美敦力、直观复星、深圳精锋、北京天智航、史赛克等7家国内外手术机器人厂家代表,广东省人民医院...

2026-09-11 15:04

8款产品拟纳入创新医疗器械特别审查程序资讯

8款产品拟纳入创新医疗器械特别审查程序

9月9日,国家药品监督管理局医疗器械技术审评中心发布创新医疗器械特别审查申请审查结果公示(2026年第15号),共有8款产品拟纳入创新医疗器械特别审查程序。

2026-09-11 14:29

海关总署新增巴西牛黄进口资讯

海关总署新增巴西牛黄进口

近日,海关总署发布公告,允许符合要求的巴西牛黄进口。

2026-09-11 13:38

医用耗材第七批国家集采拟中选结果发布资讯

医用耗材第七批国家集采拟中选结果发布

9月10日,第七批国家组织医用耗材集中带量采购在天津正式开标。本次集采共纳入23种消化介入类医用耗材,共有156家企业的558个产品投标,最终148家企业的517个产品中选。

2026-09-10 22:26

华东医药自研ADC HDM2005入选国家科技重大专项资讯

华东医药自研ADC HDM2005入选国家科技重大专项

HDM2005项目进度位居全球临床研发第一梯队,且是国内首款获得FDA快速通道资格认定的靶向受体酪氨酸激酶样孤儿受体1(ROR1)的 ADC在研产品。

2026-09-10 18:55

翰宇药业GLP-1R/GIPR/GCGR三靶点临床试验申请获受理资讯

翰宇药业GLP-1R/GIPR/GCGR三靶点临床试验申请获受理

9月10日,翰宇药业发布公告,公司与深圳碳云智肽药物科技有限公司合作开发HY3003注射液近日收到国家药品监督管理局核准签发的临床试验申请《受理通知书》,受理号为CXHL2601095...

2026-09-10 17:45

蚂蚁阿福最新用户数达到1.5亿资讯

蚂蚁阿福最新用户数达到1.5亿

9月10日,在上海外滩大会健康产业发展见解论坛上,蚂蚁集团副总裁、蚂蚁健康事业群总裁张俊杰披露,基于在健康管理服务上的持续探索,蚂蚁阿福App最新用户数已达1 5亿,用户单...

2026-09-10 16:17

中国首个且唯一,诺和盈获批代谢相关脂肪性肝炎适应症资讯

中国首个且唯一,诺和盈获批代谢相关脂肪性肝炎适应症

适用于治疗代谢相关脂肪性肝炎(MASH)伴中重度肝纤维化(符合F2-F3期纤维化)的非肝硬化成人患者,成为首个且唯一获批用于治疗MASH的GLP-1RA类药物。

2026-09-10 12:43

阿斯利康重磅乳腺癌新药获FDA批准资讯

阿斯利康重磅乳腺癌新药获FDA批准

9月4日,阿斯利康宣布,其Etcamah(camizestrant)与细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK) 4 6 抑制剂(哌柏西利、瑞波西利或阿贝西利)联合用药已获美国 FDA 加速批准,用于治疗在...

2026-09-10 10:37

英矽智能首款AI药物完成III期临床首例患者给药资讯

英矽智能首款AI药物完成III期临床首例患者给药

9月10日,英矽智能宣布其首款AI药物Rentosertib(ISM001-055 INS018_055)III期临床试验(CTR20262475,NCT07687459)已在中国北京协和医院完成首例患者入组并给药,同日上...

2026-09-10 09:56

恒瑞医药双靶点GLP-1/GIP糖尿病适应症申报上市资讯

恒瑞医药双靶点GLP-1/GIP糖尿病适应症申报上市

9月9日晚间,恒瑞医药发布公告,江苏恒瑞医药股份有限公司子公司福建盛迪医药有限公司近日收到国家药品监督管理局下发的《受理通知书》,公司瑞普泊肽注射液的药品上市许可申请...

2026-09-09 22:31

迪哲医药非共价LYN/BTK双靶点抑制剂比瑞替尼II期临床研究,ORR 47.6%,CRR 31.0%资讯

迪哲医药非共价LYN/BTK双靶点抑制剂比瑞替尼II期临床研究,ORR 47.6%,CRR 31.0%

今日,迪哲医药宣布,公司自主研发的全球首创、可完全穿透血脑屏障的非共价LYN BTK双靶点抑制剂比瑞替尼(birelentinib)单药治疗复发 难治弥漫性大B细胞淋巴瘤(r r DLBCL...

2026-09-09 16:50

夫妻离婚,董事长出局资讯

夫妻离婚,董事长出局

9月8日晚间,我武生物发布《关于公司实际控制人发生变动暨权益变动的提示性公告》。日前,公司收到共同实际控制人胡赓熙先生与YANNICHEN(陈燕霓)女士的通知,双方经友好协商,...

2026-09-09 16:21

2026年五日国谈现场协商结束资讯

2026年五日国谈现场协商结束

今日上午,2026年商保创新药目录价格协商举行,基本医保目录谈判竞价已于昨日完成,至此2026年国谈正式收官。

2026-09-09 15:14

多部位联合发文,开展3年灵活就业人员、农民工、新就业形态人员参加基本医疗保险提质专项行动资讯

多部位联合发文,开展3年灵活就业人员、农民工、新就业形态人员参加基本医疗保险提质专项行动

用3年左右时间,通过政策集成、部门联动、优化服务、技术赋能,持续提高灵活就业人员等参加基本医保人数,特别是参加职工医保人数,逐步探索形成适应新就业形态人员特点的参保缴...

2026-09-09 12:44

我国首款AI辅助创新药获批上市资讯

我国首款AI辅助创新药获批上市

日前,由西湖大学、西湖实验室、西湖制药(杭州)有限公司联合研发的创新药——盐酸伊司特韦片(商品名:艾普司韦)正式获得国家药品监督管理局附条件批准上市。该药可用于成人...

2026-09-09 11:17

赛诺菲支持中国人口福利基金会启动“生命‘童’行——乡村儿童健康支持计划”资讯

赛诺菲支持中国人口福利基金会启动“生命‘童’行——乡村儿童健康支持计划”

项目将聚焦四川、云南、贵州等地欠发达地区的儿童患者救助

2026-09-09 10:39