新的DNA编辑技术催生了基因治疗的新策略

 行业动态     |      2021-11-22 11:51


李嘉诚基金会提供了1000万美元的捐款来支持基因扩增仪该计划,建立了李嘉诚基因组工程中心和加州大学伯克利分校的附属教席。这两所大学还将提供200万美元的启动资金。

该计划的核心是两年前在加州大学伯克利分校发现的一项革命性技术,该技术由该计划的执行董事兼新任教员主席Jennifer A. Doudna发现。这项技术被称为CRISPR/Cas9的精密"DNA剪刀",自2012年6月首次发布以来,它已经迅速普及,并且是至少三家初创企业和几个参加人数众多的国际会议的核心。科学家将其称为基因工程的"圣杯",也是对抗遗传疾病的"令人瞠目结舌"的突破。为了纪念她的发现和早期在RNA方面的工作,Doudna上个月获得了美国国立卫生研究院基金会的卢里奖。

"Doudna教授在基因组编辑方面的突破性发现正在引领我们进入一个我们以前从未想象过的可能性的新时代,"李嘉诚基金会主席李嘉诚说。"我的基金会非常荣幸能够与两个世界级的公共机构合作,发起创新基因组学计划,以寻求对抗遗传疾病的圣杯。

自宣布发现这项技术以来的18个月里,已经发表了超过125篇关于该技术的论文。在全球范围内,研究人员正在使用Cas9来研究镰状细胞性贫血,糖尿病,囊性纤维化,艾滋病和抑郁症等各种问题的遗传根源,以期找到新的药物靶点。其他人正在调整该技术以重新设计酵母以生产生物燃料和小麦以抵抗害虫和干旱。

"我们现在有一种非常简单,非常快速和非常有效的技术来重写基因组,这使我们能够进行以前不可能的实验,"加州定量生物科学研究所(QB3)分子和细胞生物学教授Doudna说。"我们感谢李嘉诚先生对我们的倡议的支持,这将推动基因组工程的突破性进展。改变基因研究

新的基因组工程技术大大减少了研究人员测试新疗法所需的时间。CRISPR / Cas 9允许在数周而不是数年内创造出模仿人类疾病的动物菌株,从而使研究人员能够测试新的疗法。该技术还可以快速轻松地敲除人类细胞或动物中的基因以确定其功能,这将加速识别疾病的新药物靶标。

"CRISPR / Cas9技术是一个完全的游戏规则改变者,"该计划的联合主任,加州大学旧金山分校医学院细胞和分子药理学教授Jonathan Weissman说。"有了CRISPR,我们现在可以随意关闭或打开基因。我对使用CRISPR来了解基因的正常功能以及致病突变如何改变这些功能特别感兴趣。

"该计划的主要目标是开发用于人类健康应用的CRISPR / Cas9技术,并创建一个研究资源库,使其广泛可用,"Doudna补充道。"现在是科学界一个激动人心的时刻,当时基因组测序的成本正在下降,对于一个完整的人类基因组序列,成本约为1000美元。Cas9技术将把基因组学提升到一个新的水平,使基因组的编辑成为可能。

Doudna指出,加州大学伯克利分校和加州大学旧金山分校通过对酵母,果蝇,斑马鱼和啮齿动物等多种生物的研究,对人类疾病有了基本的发现。这项新技术将帮助这些研究人员从动物模型的基础研究飞跃到人类细胞和组织的测试,并最终进入临床,CRISPR / Cas9将使人类基因治疗更简单。

"我们现在有一种技术,可以通过编辑基因组来重新编程细胞的软件,这将使我们能够在人类细胞中进行以前无法做到的遗传操作,"Doudna说。

在人类健康及其他领域的应用

例如,在过去,制造具有特定且可遗传的基因突变的小鼠品系至少需要一年昂贵的实验。使用Cas9技术,加州大学伯克利分校免疫学家Russell Vance禁用了小鼠中调节毛皮颜色的基因,并在短短六周内产生了一种白色外套而不是棕色的小鼠品系。从啮齿动物到灵长类动物的动物模型的类似研究正在世界各地的实验室中使用CRISPR / Cas9技术进行。

其他研究人员已经将该技术用于重新编程干细胞以再生受损器官,如肝脏,并尝试重新编程免疫细胞以治愈HIV阳性患者的艾滋病。

Doudna和她的同事们还在为孵化器建立资源和基础设施,以帮助研究人员、博士后研究员和学生分拆公司。该创业研究员计划将与QB3 Startup-in-a-Box计划协调,以帮助推出新公司,以应对重要的社会挑战,并在加利福尼亚州创造新的就业机会。

Cas9技术采用细菌使用的DNA截取系统来切割和破坏入侵病毒的DNA。加州大学伯克利分校霍华德休斯医学研究所的Doudna及其同事Martin Jinek和亥姆霍兹感染研究中心(前身为瑞典分子感染医学实验室)的Emmanuelle Charpentier发现了Cas9酶如何与小RNA分子一起工作,以靶向和切割DNA的特定区域。Jinek和Doudna还表明,RNA可编程的CRISPR / Cas9系统在人类细胞中起作用,并且比其他基因组编辑方法更快,更容易。

加州大学伯克利分校分子和细胞生物学教授迈克尔·博特坎(Michael Botchan)对探索曾经被称为"垃圾DNA"的95%的人类基因组的潜力感到最兴奋,该基因组现在已知包含大多数打开和关闭基因的调节因子,并且可能包含导致许多疾病的缺陷基因。

"使人类与猴子不同的不是编码蛋白质的基因组的6-7%,而是基因组其余部分的调节基因,"他说。"但我们不知道这些调节基因中的大多数是做什么的。他们很可能与精神分裂症,糖尿病和许多其他疾病有关。

CRISPR / Cas9技术还允许研究人员一次破坏多个基因或调控序列,以确定它们的功能和相互作用。Botchan说,这种研究可能会发现药物的新靶点。

"创新基因组学计划不仅对发现新科学和新疗法很重要,而且对于开发操纵DNA的新工具也很重要,"Botchan说。"有成千上万的细菌和古菌具有类似的基因组编辑系统,我们也想探索它们,以找到用于基因组工程的其他工具。