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基因编辑的论文发表要多久

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基因编辑的论文发表要多久

这个要看具体情况的,一个是如果你发的是普刊,那么周期就会短一些,一个是如果你发表的是核心期刊,有可能一年多才能见刊发表,前提是录用的情况下。还有一个情况是,如果你是自己投稿,会慢一些,如果你是找一些论文机构帮忙投稿发表,会快速一些。我之前找淘淘论文网发表的经济类论文,2个月就给你加急发表了,是普刊,如果是核心他们也没法加急。所以看你发表的什么刊物了。

杂志就是这期征满了,开始征下一期,有些杂志可以按排加急,而有些杂志则不能按排加急。一般论文需要提前三个月占版面,比如7月份发表,一般要到了9月或者10月份,甚至更晚一些,才能出刊。一些热门的甚至已经按排到明年了,所以一定要提前按排,占据版面。职称评审单位在检查参评者的期刊杂志的时候,只需要将杂志的目录跟知网,维普,万方的登录数据对比一下就可以辨别出真假。但无论是中国知网还是万方,维普,通常要在杂志出刊后的1-3个月内才会登录该期文章。一般的登录过程是:杂志出刊后,杂志社向数据库递交光盘版的期刊数据,数据会根据自身的更新速度将光盘数据录入系统。因为工作量大,所以一般要在1-3个月内才会登录完。这就要求我们的作者必须提前发表论文,才可以在职称评审中用得到。而论文发表通常在投稿到出刊之间又需要1-3个月的时间。

核心期刊正常都是3-7月左右录用,录用后2-4个月左右出刊,这个是正常的周期,有部分方向以及期刊 可以加急录用。

论文发表一般需要的时间如下:1、普刊即省级国家级一般安排周期是1到3个月;2、本科学报的安排周期一般为2到4个月;3、北大核心以上级别期刊的安排周期一般为6到8个月,审稿周期为一个月;4、科技核心期刊从投稿到录用发表,一般是3到6个月。

基因编辑的论文发表

这部文章中主要是通过DNA基因技术对核酸进行研究。这项技术与NgAgo之间有没有直接的联系,Ago相关的工具研究一直持续了6年之久,韩春雨目前已经是副教授级别,这个争议即使已经争议6年之久,但仍然没有得到一个很好的结果。

他时隔6年再次发表新的论文开启了 RNA追踪技术,能够追踪人体中的细胞,开启了荧光追踪平台,具有极高的灵敏度和特异性,而且已经经过了同行之间的验证。

时隔六年,韩春雨再发表新论文,文中哪些信息值得关注?下面就我们来针对这个问题进行一番探讨,希望这些内容能够帮到有需要的朋友们。

2022年1月21日,韩春雨在期刊(IF=16.971)发布了全新研究论文,落款企业为河北科技大学基因编辑研究中心。这间距他那时候造成极大的关注和异议的NgAgo研究论文早已过去快6年时间。

在这篇新论文中,韩春雨团队开发设计了一种新的根据Cas6的RNA荧光追踪服务平台,其具备更多的精确度和非特异。

该研究称NgAgo对真核生物(包含人)具备基因编辑技术工作能力。该研究取得成功迅速在全世界范畴内爆红,韩春雨教师先前籍籍无名,几乎一夜之间变成学界网络红人,被赞扬为“在三流学校获得全球一流原创设计成效,摆脱国际性基因编辑技术垄断性”。

该论文通讯作者为韩春雨,第一作者为高峰期,浙江大学专家教授沈啸为一同通讯作者,但在后面改动版本号中,沈啸从创作者名册中去除开。

2016年8月,河北科技大学创立基因编辑研究中心,方案资金投入资产逾2亿人民币。但NgAgo的研究成效引起普遍怀疑。

2017年8月3日,韩春雨撤销该论文。2018年8月31日,河北科技大学取消了韩春雨所获取的光荣称号,停止了韩春雨团队担负的科研课题并取回了科研费,取回了韩春雨团队所获校科学研究业绩考核奖赏。

2019年4月4日,预印本bioRxiv发表了一篇来源于美国普渡大学研究工作人员的研究论文,表明NgAgo根据Dna内切酶活力受体提高大肠埃希菌的同源重组。该研究表明NgAgo可以编写原核生物,但不可以编写真核生物基因。详细信息点一下:NgAgo可在原核生物上基因编辑技术

RNA在体细胞中的精准定位与其说作用息息相关,因而,开发设计用以追踪RNA在体细胞中遍布的技术性巨大地推动了RNA分子生物学的研究。近期,荧光蛋清标识的Cas9和Cas13在体细胞RNA追踪中的自主创新运用进一步充实了这一行业的研究辅助工具。

殊不知,Cas9和Cas13服务平台及其普遍采用的MS2-MCP技术性无法处理高声音分贝的问题。Cas6是I-E型CRISPR分子伴侣的关键部件,它根据鉴别具备Cas6融合结构域的茎环RNA完成融合并激光切割pre-crRNA。pre-crRNA的Cas6融合结构域与Cas6融合后可诱发Cas6的构像更改,造成其N端和C端并排。运用这一特点,韩春雨等人设计方案了一个根据Cas6的电源开关服务平台,用以在身体内检验和追踪总体目标RNA。

将split-Venus片段与来源于大肠埃希菌的内切圆核酸酶活力缺失的Cas6(dEcCas6)的N端(Venus-N,VN)和C端(Venus-C,VC)融合,结合的嵌合体VN-dEcCas6-VC与目地RNA融合时才会造成荧光。

因为其荧光相辅相成是由Cas6的变构电源开关受体的,因而韩春雨团队将其取名为根据Cas6的荧光相辅相成服务平台(Cas6FC)。

在体细胞中,Cas6FC可以几乎没有声音分贝的检验总体目标RNA。除此之外,只需在有兴趣的RNA中标识一个长为29nt的CBS团本,就能开启Cas6FC荧光,这极大降低了总体目标RNA构想和市场定位的潜在性更改的概率。

总体来说,韩春雨团队开发设计了一种新的根据Cas6的RNA荧光追踪服务平台,其具备更多的精确度和非特异。

值得一提的是,这篇论文的具体内容早在2019年7月份,就在预印本bioRxiv上线。如今这也是通过同行评议后宣布发布。

他在论文中主要是围绕着发明的一种新的基因编辑技术这个技术非常的强大,也非常的吸引人心,开发出了荧光追踪技术,而且与RNA有关是人体基因的一部分,可以看出他本人的科研能力还是比较强的。

基因编辑有多少论文发表

线粒体基因编辑现在只是处在简单的单个基因的编辑,并不能对它的作用有很大的改变就,依靠这种技术治病,还有很长的路要走。

这主要是通过基因编辑技术进行基因处理,同时对于基因其中的碱基进行改变实现的。

随着科技的不断发展,经过不断的努力,实现了在碱基编辑器上直接 DNA 进行化学反应,来精准编辑基因进行自由替换

哈佛大学化学与化学生物学系、HHMI以及Broad Institute的David Liu教授实验室在Nature杂志上以长文形式(Article)发表了题为“Programmable base editing of A•T to G•C in genomic DNA without DNA”的突破性成果,报道了一种新型腺嘌呤碱基编辑器 (ABE),它可以将A•T碱基对转换成G•C碱基对,加之此前报道的将G•C碱基对转换成T•A碱基对的成果,该技术首次实现了不依赖于DNA断裂而能够将DNA四种碱基A、T、G、C进行替换的新型基因编辑技术。

大家都知道,这几年基因编辑技术很火,也是生命科学技术领域的重大进展之一。以前只是在体外进行编辑,现在居然能在体内实现了。

DNA由四种碱基组成(腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、胸腺嘧啶T),看到嘌呤,是不是特别熟悉?没错,他们就是引起尿酸升高的源头。四种碱基,两两可以配对,TA配对,CG配对。

DNA的编辑其实原理很简单,就是通过一种合适的酶,可以定向的把其中的一个碱基脱氨,再经修饰就变成了另外一种碱基。有的酶是人体内天然存在的,因为DNA在复制过程中,会产生一定数量的突变,错配,就需要这些酶去进行DNA修复,保证人类基因组的完整性和正确性。

通常,胞嘧啶的自发脱氨基后再经修饰,C就变成了T,也就从CG配对转变为TA碱基了,这是生物体内不用切割DNA就能实现碱基替换的主要来源,但反过来,腺嘌呤A上的氨基脱氨研究却几乎是个空白。直到这篇文章发表,研究者发现了一个这样的酶,能把腺嘌呤上的氨基脱掉,这个酶取名叫腺嘌呤碱基编辑器ABEs。

技术服务人类

其实任何好的科学技术的出现,都应该服务于科研,进而服务于临床病人,乃至服务于全人类。

假如碱基脱氨基形成的DN A点突变得不到修复,就会是致病性的。但是如果把这些技术利用好了,让它去针对病毒发挥作用,更可以造福人类。

小编当年研究是的一个叫APOBEC3的酶,这个酶和这些文章报道的酶的功能类似,只不过它是人体内存在的一种核苷酸代谢酶,主要作用是使胞嘧啶C脱氨基突变成尿嘧啶U,实现对DNA/RNA的编辑,进行实现某些生理功能。这个酶的厉害之处在于它能使乙肝病毒的DNA胞嘧啶C脱氨基,进而引起病毒DNA的降解。这个发现给了我们很大启发,或许可以基于这个发现,研制一种药物,彻底治愈乙肝。当然,科学远比设想要复杂,这个课题目前仍在实验室研究阶段。

【不药博士】简介

博士,主管药师,高级营养师,拥有10年的用药指导、营养咨询和健康管理经验。不药不药,健康生活,不生病,不吃药!

基因编辑的论文发表在哪

韩春雨,男,中国协和医科大学理学博士,现任河北科技大学生物科学与工程学院生命科学系副教授,硕士研究生导师。

韩春雨事件指的是韩春雨撤稿事件。

2016年5月2日,韩春雨作为通讯作者在国际顶级期刊《自然·生物技术》(Nature Biotechnology)杂志上发表了一篇研究成果,即发明了一种新的基因编辑技术——NgAgo-gDNA,向已有的最时兴技术CRISPR-Cas9发起了挑战。

2016年8月2日,《自然-生物技术》发表声明称,“已有若干研究者联系本刊,表示无法重复这项研究。本刊将按照既定流程来调查此事。作为在自然科研旗下期刊发表论文的条件之一,作者须将材料、数据、代码和相关的实验流程及时向读者提供,不可加以不当限制”。

2017年1月9日,以河北科技大学副教授韩春雨、浙江大学基础医学院研究员沈啸为发明人的专利—以Argonaute核酸酶为核心的基因编辑技术,因申请人未在规定期限内答复国家知识产权局的第一次审查意见通知书,该专利的申请被视为撤回,国家知识产权局发布该专利申请的“视为撤回通知书”。

2018年8月31日晚,河北科技大学公布韩春雨团队撤稿论文的调查处理结果称,未发现韩春雨团队有主观造假情况。撤稿论文已不再具备重新发表的基础,有关方面按照规定已取消了韩春雨所获得的荣誉称号,终止了韩春雨团队承担的科研项目并收回了科研经费,收回了韩春雨团队所获校科研绩效奖励。

扩展资料

韩春雨研发出基因编辑新技术NgAgo-gDNA的成果发表在英国《自然·生物技术》上,向此前最先进的基因编辑技术CRISPR-Cas9发起了挑战,该成果打破了国际基因编辑技术的垄断,实现了中国高端生物技术原创零的突破,有望成为新一代“基因剪刀”。

《自然》杂志执行主编尼克坎贝尔评论说:“虽然这项新技术还处于初期,但有一些理由让我们相信它与现在普遍使用的CRISPR-Cas9技术相比有多种优势,特别是在更精准的基因编辑方面。”

基因编辑技术指能够让人类对目标基因进行“编辑”,实现对特定DNA片段的敲除、加入等。而CRISPR/Cas9技术自问世以来,就有着其它基因编辑技术无可比拟的优势,技术不断改进后,更被认为能够在活细胞中最有效、最便捷地“编辑”任何基因。

参考资料:百度百科-韩春雨

发表论文通常只有两种渠道,要么自己投,要么找论文发表机构代投,不管走哪种渠道,最后都是要发表到期刊上的。

期刊,也叫杂志,在上个世纪在出版界曾经是重量级的存在,那个时候互联网还没有兴起,人们阅读文章获取资讯远远没有现在方便,杂志就成为一个很重要的传播媒介。

但现在随着社会的进步,科技的发展,纸媒已经大大没落了,很多期刊被砍掉了,剩下来的大多数不得不自谋出路,学术期刊更是如此,因为这个受众面是很窄的,基本没法盈利,所以只能靠收取版面费来维持,当然,有国家财政拨款的那种不在这个范围。

我们现在发表学术论文,出于严谨性权威性等原因的考虑,还是要发表到纸质期刊上,编辑会用电子邮箱或者内部的系统来收稿,但不会有一个网络平台有发表论文的资质,即使是知网和万方这样的网站,也只是论文数据库,并不是论文发表平台。

所以发表论文的时候,还是要先去选取目标期刊,然后再找到这本期刊的投稿邮箱,或者是找到靠谱的论文发表机构,由代理进行代投,最后都是发表到纸质期刊上的,见刊后一两个月左右被知网收录,就可以检索到了。

韩春雨,男,1974年1月11日出生于河北石家庄,中国协和医科大学理学博士。

现任河北科技大学生物科学与工程学院生命科学系副教授,硕士研究生导师。

韩春雨事件是韩春雨在顶级学术杂志发表了论文,后面实验结果因为无法重复被质疑,韩春雨主动撤回论文,接受调查的一些列事件:

2016年5月2日,韩春雨作为通讯作者在国际顶级期刊《自然·生物技术》(Nature Biotechnology)杂志上发表了一篇研究成果,即发明了一种新的基因编辑技术——NgAgo-gDNA,向已有的最时兴技术CRISPR-Cas9发起了挑战。

论文发表后,在国内外引发强烈关注,甚至被部分媒体誉为“诺奖级”实验成果。但此后不久,该论文内容就陷入争论:有人提出韩春雨的试验无法重复,有人说可以重复,彼此争论不休、难有定论。

2017年1月19日,《自然-生物技术》发布最新声明指出,该期刊已获得有关韩春雨实验可重复性的新数据,需要调查研究这些数据。

2017年8月3日,《自然-生物技术》发布声明称,韩春雨团队主动申请撤回其于2016年5月2日发表在该期刊的论文。

2018年8月31日晚,河北科技大学公布韩春雨团队撤稿论文的调查处理结果称,未发现韩春雨团队有主观造假情况。

扩展资料:

根据论文,实验由不同实验室研究人员独立操作,但实验结果均未证明NgAgo具有任何基因组编辑活性。黄志伟告诉记者,他的实验室也重复很多次,但一直没发现“切割”效果,没得到预想结果。

此外,论文还对韩春雨此前声明的论文结果重现需要“卓越的实验技能”,以及重复实验未果,可能因为NgAgo的活性对培养物中的支原体或细菌非常敏感等言论提出质疑。

论文写道,不论是最初发布的步骤,还是后来在全球科学家质粒共享非盈利组织Addgene网站上更新的信息,似乎都不涉及任何似乎需要“卓越的实验技能”的步骤。

同时提出,不可能所有的独立实验室的细胞都被污染,导致一致阴性结果。

这篇论文结尾处,学者提到,希望韩春雨能够澄清NgAgo的不确定性,并能够提供重复实验结果所需要的细节。

参考资料:百度百科-韩春雨

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CRISPR/Cas系统是细菌和古菌特有的一种天然防御系统,用于抵抗病毒或外源性质粒的侵害。当外源基因入侵时,该防御系统的 CRISPR 序列会表达与入侵基因组序列相识别的 RNA,然后 CRISPR 相关酶(Cas)在序列识别处切割外源基因组DNA,从而达到防御目的。

根据Cas蛋白的特点,可将CRISPR/Cas系统分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。Ⅰ型和Ⅲ型系统需要借助复杂的蛋白复合体发挥作用,Ⅱ型系统仅借助 Cas9蛋白和sgRNA即可对靶目标进行编辑,结构简单,操作容易,因此目前主要使用Ⅱ型CRISPR/Cas9 系统。

CRISPR/Cas自诞生以来,迅速发展,已经成为生命科学领域最耀眼、最有前景的技术。尤其是近两年,在全世界科学家的共同努力下,CRISPR/Cas相关新进展新突破不断涌现。

一、基因编辑技术的发展史

基因编辑可以分为三代,第一代:ZFN;第二代:TELEN;第三代:CRISPR/Cas。这三个基因编辑技术都利用了DNA修复机制,所以我们先来了解一下DNA修复机制( 图1 )。[图片上传失败...(image-8dab49-1625385468208)]

图1-NHEJ修复(左),HDR修复(右)

NHEJ(Non-homologous end joining)

非同源性末端接合

NHEJ修复机制不需要任何模版,修复蛋白直接将双股裂断的DNA末端彼此拉近,在DNA连接酶的帮助下重新接合( 图1 )。

HDR(Homology directed repair)

同源重组修复

当细胞核内存在与损伤DNA同源的DNA片段时,HDR才能发生。

NHEJ的机制简单又不依靠模版,因而NHEJ的活性相对于HDR高出许多。但NHEJ修复出错的概率较高,容易造成移码突变等,基因编辑正是利用了这一点( 图1 )。

1.ZFN的识别切割机制

融合锌指模块和FokI切割结构域形成ZFN ;以二聚体的形式靶向切割每个锌指结构;特异识别3个碱基 ;组装多个锌指结构(识别12-18bp)形成的ZFN对可特异切割基因组靶点 ( 图2 )。

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图2-ZFN基因编辑原理图

2.TALEN的识别切割机制

两个TALE靶向识别靶点两侧的序列;每个TALE融合一个FokI内切酶结构域;FokI通过TALE靶向形成二聚体切割靶点;设计灵活识别特异性强( 图3 )。

[图片上传失败...(image-6dcfc-1625385468209)]

图3-TELEN基因编辑原理图

3.CRISPR/Cas9的识别切割机制

crRNA通过碱基配对与 tracrRNA结合形成 tracrRNA/crRNA 复合物,此复合物引导核酸酶 Cas9 蛋白在与 crRNA 配对的序列靶位点剪切双链 DNA( 图4 )。

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图4-CRISPR/Cas9基因编辑原理图

ZFN、TELEN、CRISPR/Cas9比较

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图5-三种基因编辑的比较

二、CRISPR/Cas技术的介绍

CRISPR/Cas9 系统的发现

1987年,在大肠杆菌的基因组中首次发现了一个特殊的重复间隔序列——CRISPR序列,随后,在其他细菌和古菌中也发现了这一特殊序列。

2005年,发现这些CRISPR序列和噬菌体的基因序列匹配度很高,说明CRISPR 可能参与了微生物的免疫防御。

2011年,CRISPR/Cas系统的分子机制被揭示:当病毒首次入侵时,细菌会将外源基因的一段序列整合到自身的CRISPR的间隔区;病毒二次入侵时,CRISPR 转录生成 前体crRNA (pre-crRNA), pre-crRNA 经过加工形成含有与外源基因匹配序列的crRNA,该crRNA与病毒基因组的同源序列识别后,介导 Cas 蛋白结合并切割,从而保护自身免受入侵。

2013年,发现CRISPR/Cas9系统可高效地编辑基因组。随后张锋等使用CRISPR系统成功的在人类细胞和小鼠细胞中实现了基因编辑。

从此开始,CRISPR/Cas9技术给生命科学领域带来了巨大冲击,CRISPR/Cas9相关研究成果频频登上CNS等顶级期刊,近两年更是成为诺贝尔奖热门候选。

CRISPR/Cas技术的原理

CRISPR/Cas9系统的工作原理是 crRNA( CRISPR-derived RNA )通过碱基配对与 tracrRNA(trans-activating RNA )结合形成 tracrRNA/crRNA 复合物,此复合物引导核酸酶 Cas9 蛋白在与 crRNA 配对的序列靶位点剪切双链 DNA。而通过人工设计 crRNA 和 tracrRNA 这两种 RNA,改造成具有引导作用的sgRNA (single guide RNA ),从而引导 Cas9 对 DNA 的定点切割(图4)。

CRISPR/Cas技术的优势

设计简单,简明的碱基互补设计原则,识别不受基因组甲基化影响,能靶向几乎任意细胞任意序列,方便同时靶向多个靶点,切割效率高。

三、CRISPR/Cas的脱靶效应

PAM**** (Protospacer adjacent motif )

前间区序列邻近基序

PAM序列区是CRISPR/Cas9系统行使切割功能的基本条件。如果靶序列 3′端没有PAM序列,即使靶序列与sgRNA序列完全匹配,Cas9蛋白也不会切割该序列位点。 PAM序列主要影响CRISPR/Cas9的DNA切割效率。在细胞水平上,NGG介导的切割效率是最高的。

sgR****NA ****(Single guide RNA )

向导 RNA

sgRNA与目标基因组相结合的 20nt 序列区决定着 CRISPR/Cas 系统的靶向特异性。CRISPR/Cas9与靶位点识别的特异性其实主要依赖于sgRNA与靠近PAM区的10~12 bp的碱基配对,而其余远离PAM序列 8~10 bp 碱基的错配对靶位点识别的影响并不明显。目前研究结果均提示,可能靠近 PAM 的 8~14 bp 序列是决定特异性的关键,其他序列也均在不同程度上影响脱靶效应。

CRISPR/Cas9的脱靶效应给研究带来了一定程度上的不确定性,也是限制其发挥更大潜力的主要原因之一。

2017年5月30日, Nature 杂志子刊 Nature Methods 刊登了美国哥伦比亚大学研究人员的一篇文章,研究人员通过CRISPR/Cas9成功修复了导致小鼠失明的基因后,对小鼠进行全基因测序,发现修复后的小鼠基因组有超过1500个单核苷酸突变,以及超过100个位点发生大片段插入或缺失( 图6 )。文章的结论无疑引发了巨大震动,也给正在进行中的CRISPR/Cas9带来了不确定性。

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图6--动物体内实验中CRISPR/Cas9编辑后发生意想不到的突变

仔细分析后,发现该文章并不十分严谨,文章仅有两只小鼠作为实验组,一只作为对照组,数量不足以证明结论是否只是个例。而且单碱基突变是生物体内自然现象,不能全归于CRISPR/Cas9。整个实验只基于一个sgRNA数据,且该sgRNA特异性评分很低,造成脱靶效应也应该在预料之中( 图7 )。

[图片上传失败...(image-751d94-1625385468208)]

图7--针对 Nature Methods 文章的回应

经过一系列的研究和改进,目前CRISPR系统的脱靶性已经很低,当然,要想达到理想的状态,还有很长的路要走。

四、CRISPR/Cas技术的进展

2016年6月,张锋在 Science 发表文章,发现CRISPR/Cas13a能有切割细菌的特定RNA序列。

2016年9月,Jennifer Doudna在 Nature 发表文章,证实CRISPR/Cas13a可以用于RNA检测。

2017年2月22日,美国纪念斯隆.凯特林癌症中心(MSK)研究人员在 Nature 杂志发文,使用腺相关病毒(AAV)介导,将CRISPR/Cas9基因编辑技术应用于CAR-T疗法。该研究既解决了传统CAR-T疗法的随机整合可能存在的潜在危害,又大大降低了CAR-T细胞发生分化或癌化的风险,赋予了CAR-T技术全新的高效性、稳定性、安全性。

2017年8月2日,Shoukhrat Mitalipov在 Nature 发表长文,使用CRISPR/Cas9技术修正了植入子宫前的人类胚胎中一种和遗传性心脏病有关的变异。该研究证实了通过编辑人类胚胎进行治疗遗传病是安全可行的。值得一提的是,该成果受到了基因编辑领域大牛George Church等人的质疑。

2017年8月11日,杨璐菡等在 Science 发表文章,通过CRISPR/Cas9技术敲除猪基因组中的内源逆转录病毒(PERV)序列,并克隆出多只PERV失活小猪。向最终实现使用猪器官进行人体器官移植的终极目标迈进了一大步。

2017年9月,杂交水稻之父”袁隆平院士宣布使用CRISPR/Cas9技术敲除与镉吸收和积累相关基因的水稻育种成功。该研究从根本上解决了水稻镉污染的问题,将扭转我国部分农作物重金属超标的问题,进而改善部分人群重金属慢性中毒的问题。

2017年10月4日,张锋在 Nature 发表论文证实CRISPR/Cas13a能够在哺乳动物细胞中编辑特定的RNA。CRISPR/Cas13a能够达到RNAi相似的降低基因表达的效率,而且有更强的特异性,且对细胞内天然的转录后调控网络的影响更小。

2017年10月19日,Jennifer Doudna在 Nature 发表文章,设计了高精确性的Cas9变体—HypaCas9。该研究极大地降低了Cas9的脱靶效应,且不降低靶向切割效率。

2017年10月25日,张锋在 Science 发表文章介绍CRISPR新系统--REPAIR,可以高效的进行RNA的单碱基修复。因为不改变DNA序列,所以为通过基因编辑治疗遗传病而又不永久影响基因组提供了新可能。

2017年10月25日,哈佛大学Broad研究所的David Liu实验室在 Nature 发表长文,报道了新型腺嘌呤基因编辑器——ecTadA-dCas9,可以将A·T碱基对转换成G·C碱基对,该技术首次实现了不依赖DNA断裂即可进行基因编辑的技术,即单碱基基因编辑技术。该技术高于其它基因组编辑方法的效率,且几乎没有随机插入、删除或其它突变等不良副作用,因此为今后大范围治疗点突变遗传疾病提供了极大的便利。

五****、展望

近几年CRISPR/Cas基因编辑技术飞速发展,推广应用到了生物、医学、农业以及环境等多个领域,造就了一批批科研奇迹,尤其是在遗传病的治疗、疾病相关基因的筛查与检测、肿瘤治疗以及动植物的改造、病原微生物防治等领域有着巨大的潜力,也将深远地影响整个世界。

特别感谢:BioArt主编给予的帮助和意见以及吉满生物吴晨提供图1-图5的图片。

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基因编辑的论文发表时间

线粒体基因编辑现在只是处在简单的单个基因的编辑,并不能对它的作用有很大的改变就,依靠这种技术治病,还有很长的路要走。

线粒体里面有部分独立的基因,虽然这些基因可以自己编辑,但是线粒体的很多活动还是受细胞核控制的,如果没有细胞核的调控,线粒体存在不了多久。线粒体基因自我调控和治病是没多大关系的吧。

线粒体基因真的能够编辑了。线粒体当中虽然蛋白质的种类并不多,但是基因的编辑说明在这方面已经有了充分的突破,距离治疗疾病已经为时不远,可能就在近几年之内就可以有送达突破。

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CRISPR/Cas系统是细菌和古菌特有的一种天然防御系统,用于抵抗病毒或外源性质粒的侵害。当外源基因入侵时,该防御系统的 CRISPR 序列会表达与入侵基因组序列相识别的 RNA,然后 CRISPR 相关酶(Cas)在序列识别处切割外源基因组DNA,从而达到防御目的。

根据Cas蛋白的特点,可将CRISPR/Cas系统分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。Ⅰ型和Ⅲ型系统需要借助复杂的蛋白复合体发挥作用,Ⅱ型系统仅借助 Cas9蛋白和sgRNA即可对靶目标进行编辑,结构简单,操作容易,因此目前主要使用Ⅱ型CRISPR/Cas9 系统。

CRISPR/Cas自诞生以来,迅速发展,已经成为生命科学领域最耀眼、最有前景的技术。尤其是近两年,在全世界科学家的共同努力下,CRISPR/Cas相关新进展新突破不断涌现。

一、基因编辑技术的发展史

基因编辑可以分为三代,第一代:ZFN;第二代:TELEN;第三代:CRISPR/Cas。这三个基因编辑技术都利用了DNA修复机制,所以我们先来了解一下DNA修复机制( 图1 )。[图片上传失败...(image-8dab49-1625385468208)]

图1-NHEJ修复(左),HDR修复(右)

NHEJ(Non-homologous end joining)

非同源性末端接合

NHEJ修复机制不需要任何模版,修复蛋白直接将双股裂断的DNA末端彼此拉近,在DNA连接酶的帮助下重新接合( 图1 )。

HDR(Homology directed repair)

同源重组修复

当细胞核内存在与损伤DNA同源的DNA片段时,HDR才能发生。

NHEJ的机制简单又不依靠模版,因而NHEJ的活性相对于HDR高出许多。但NHEJ修复出错的概率较高,容易造成移码突变等,基因编辑正是利用了这一点( 图1 )。

1.ZFN的识别切割机制

融合锌指模块和FokI切割结构域形成ZFN ;以二聚体的形式靶向切割每个锌指结构;特异识别3个碱基 ;组装多个锌指结构(识别12-18bp)形成的ZFN对可特异切割基因组靶点 ( 图2 )。

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图2-ZFN基因编辑原理图

2.TALEN的识别切割机制

两个TALE靶向识别靶点两侧的序列;每个TALE融合一个FokI内切酶结构域;FokI通过TALE靶向形成二聚体切割靶点;设计灵活识别特异性强( 图3 )。

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图3-TELEN基因编辑原理图

3.CRISPR/Cas9的识别切割机制

crRNA通过碱基配对与 tracrRNA结合形成 tracrRNA/crRNA 复合物,此复合物引导核酸酶 Cas9 蛋白在与 crRNA 配对的序列靶位点剪切双链 DNA( 图4 )。

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图4-CRISPR/Cas9基因编辑原理图

ZFN、TELEN、CRISPR/Cas9比较

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图5-三种基因编辑的比较

二、CRISPR/Cas技术的介绍

CRISPR/Cas9 系统的发现

1987年,在大肠杆菌的基因组中首次发现了一个特殊的重复间隔序列——CRISPR序列,随后,在其他细菌和古菌中也发现了这一特殊序列。

2005年,发现这些CRISPR序列和噬菌体的基因序列匹配度很高,说明CRISPR 可能参与了微生物的免疫防御。

2011年,CRISPR/Cas系统的分子机制被揭示:当病毒首次入侵时,细菌会将外源基因的一段序列整合到自身的CRISPR的间隔区;病毒二次入侵时,CRISPR 转录生成 前体crRNA (pre-crRNA), pre-crRNA 经过加工形成含有与外源基因匹配序列的crRNA,该crRNA与病毒基因组的同源序列识别后,介导 Cas 蛋白结合并切割,从而保护自身免受入侵。

2013年,发现CRISPR/Cas9系统可高效地编辑基因组。随后张锋等使用CRISPR系统成功的在人类细胞和小鼠细胞中实现了基因编辑。

从此开始,CRISPR/Cas9技术给生命科学领域带来了巨大冲击,CRISPR/Cas9相关研究成果频频登上CNS等顶级期刊,近两年更是成为诺贝尔奖热门候选。

CRISPR/Cas技术的原理

CRISPR/Cas9系统的工作原理是 crRNA( CRISPR-derived RNA )通过碱基配对与 tracrRNA(trans-activating RNA )结合形成 tracrRNA/crRNA 复合物,此复合物引导核酸酶 Cas9 蛋白在与 crRNA 配对的序列靶位点剪切双链 DNA。而通过人工设计 crRNA 和 tracrRNA 这两种 RNA,改造成具有引导作用的sgRNA (single guide RNA ),从而引导 Cas9 对 DNA 的定点切割(图4)。

CRISPR/Cas技术的优势

设计简单,简明的碱基互补设计原则,识别不受基因组甲基化影响,能靶向几乎任意细胞任意序列,方便同时靶向多个靶点,切割效率高。

三、CRISPR/Cas的脱靶效应

PAM**** (Protospacer adjacent motif )

前间区序列邻近基序

PAM序列区是CRISPR/Cas9系统行使切割功能的基本条件。如果靶序列 3′端没有PAM序列,即使靶序列与sgRNA序列完全匹配,Cas9蛋白也不会切割该序列位点。 PAM序列主要影响CRISPR/Cas9的DNA切割效率。在细胞水平上,NGG介导的切割效率是最高的。

sgR****NA ****(Single guide RNA )

向导 RNA

sgRNA与目标基因组相结合的 20nt 序列区决定着 CRISPR/Cas 系统的靶向特异性。CRISPR/Cas9与靶位点识别的特异性其实主要依赖于sgRNA与靠近PAM区的10~12 bp的碱基配对,而其余远离PAM序列 8~10 bp 碱基的错配对靶位点识别的影响并不明显。目前研究结果均提示,可能靠近 PAM 的 8~14 bp 序列是决定特异性的关键,其他序列也均在不同程度上影响脱靶效应。

CRISPR/Cas9的脱靶效应给研究带来了一定程度上的不确定性,也是限制其发挥更大潜力的主要原因之一。

2017年5月30日, Nature 杂志子刊 Nature Methods 刊登了美国哥伦比亚大学研究人员的一篇文章,研究人员通过CRISPR/Cas9成功修复了导致小鼠失明的基因后,对小鼠进行全基因测序,发现修复后的小鼠基因组有超过1500个单核苷酸突变,以及超过100个位点发生大片段插入或缺失( 图6 )。文章的结论无疑引发了巨大震动,也给正在进行中的CRISPR/Cas9带来了不确定性。

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图6--动物体内实验中CRISPR/Cas9编辑后发生意想不到的突变

仔细分析后,发现该文章并不十分严谨,文章仅有两只小鼠作为实验组,一只作为对照组,数量不足以证明结论是否只是个例。而且单碱基突变是生物体内自然现象,不能全归于CRISPR/Cas9。整个实验只基于一个sgRNA数据,且该sgRNA特异性评分很低,造成脱靶效应也应该在预料之中( 图7 )。

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图7--针对 Nature Methods 文章的回应

经过一系列的研究和改进,目前CRISPR系统的脱靶性已经很低,当然,要想达到理想的状态,还有很长的路要走。

四、CRISPR/Cas技术的进展

2016年6月,张锋在 Science 发表文章,发现CRISPR/Cas13a能有切割细菌的特定RNA序列。

2016年9月,Jennifer Doudna在 Nature 发表文章,证实CRISPR/Cas13a可以用于RNA检测。

2017年2月22日,美国纪念斯隆.凯特林癌症中心(MSK)研究人员在 Nature 杂志发文,使用腺相关病毒(AAV)介导,将CRISPR/Cas9基因编辑技术应用于CAR-T疗法。该研究既解决了传统CAR-T疗法的随机整合可能存在的潜在危害,又大大降低了CAR-T细胞发生分化或癌化的风险,赋予了CAR-T技术全新的高效性、稳定性、安全性。

2017年8月2日,Shoukhrat Mitalipov在 Nature 发表长文,使用CRISPR/Cas9技术修正了植入子宫前的人类胚胎中一种和遗传性心脏病有关的变异。该研究证实了通过编辑人类胚胎进行治疗遗传病是安全可行的。值得一提的是,该成果受到了基因编辑领域大牛George Church等人的质疑。

2017年8月11日,杨璐菡等在 Science 发表文章,通过CRISPR/Cas9技术敲除猪基因组中的内源逆转录病毒(PERV)序列,并克隆出多只PERV失活小猪。向最终实现使用猪器官进行人体器官移植的终极目标迈进了一大步。

2017年9月,杂交水稻之父”袁隆平院士宣布使用CRISPR/Cas9技术敲除与镉吸收和积累相关基因的水稻育种成功。该研究从根本上解决了水稻镉污染的问题,将扭转我国部分农作物重金属超标的问题,进而改善部分人群重金属慢性中毒的问题。

2017年10月4日,张锋在 Nature 发表论文证实CRISPR/Cas13a能够在哺乳动物细胞中编辑特定的RNA。CRISPR/Cas13a能够达到RNAi相似的降低基因表达的效率,而且有更强的特异性,且对细胞内天然的转录后调控网络的影响更小。

2017年10月19日,Jennifer Doudna在 Nature 发表文章,设计了高精确性的Cas9变体—HypaCas9。该研究极大地降低了Cas9的脱靶效应,且不降低靶向切割效率。

2017年10月25日,张锋在 Science 发表文章介绍CRISPR新系统--REPAIR,可以高效的进行RNA的单碱基修复。因为不改变DNA序列,所以为通过基因编辑治疗遗传病而又不永久影响基因组提供了新可能。

2017年10月25日,哈佛大学Broad研究所的David Liu实验室在 Nature 发表长文,报道了新型腺嘌呤基因编辑器——ecTadA-dCas9,可以将A·T碱基对转换成G·C碱基对,该技术首次实现了不依赖DNA断裂即可进行基因编辑的技术,即单碱基基因编辑技术。该技术高于其它基因组编辑方法的效率,且几乎没有随机插入、删除或其它突变等不良副作用,因此为今后大范围治疗点突变遗传疾病提供了极大的便利。

五****、展望

近几年CRISPR/Cas基因编辑技术飞速发展,推广应用到了生物、医学、农业以及环境等多个领域,造就了一批批科研奇迹,尤其是在遗传病的治疗、疾病相关基因的筛查与检测、肿瘤治疗以及动植物的改造、病原微生物防治等领域有着巨大的潜力,也将深远地影响整个世界。

特别感谢:BioArt主编给予的帮助和意见以及吉满生物吴晨提供图1-图5的图片。

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