POWER of TALEN and CRISPER-Cas9——科学研究与基因治疗

2007年，著名神经科学家饶毅教授（前北京大学生科院院长）在其个人博客中曾经如此总结基因治疗领域那时（2007年之前）的研究现状：
迄今做的多的是遗传病的体细胞基因疗法。已知一些遗传病是单个基因变化所造成。如果是功能缺乏性的变化,就可用基因疗法,人为地引入一个正常的基因,从而治疗疾病。这种治疗已有临床实验了。这种用途有几个局限因素。不是所有基因变化可以用引入正常基因所纠正。比如一个基因变化后,不是简单的失去功能,而是起了一个新的功能而造成疾病的话,单靠引入正常基因是不能治病的,这时需要的是要去掉原来的坏基因,换上好基因。这种基因置换型的基因疗法,在人类尚无成功进行。
然而到了2014年，伟大的CRISPER-Cas9等新技术的出现“似乎”正在改变着这一领域的研究现状。

CRISPER-Cas9等新技术引发的“基因治疗”话题，在过去的一年犹如在科学研究领域造成的轰动效应一样，也在“基因治疗”领域大放异彩。
基因治疗的概念科研界及医学界早就有，早期这一概念对于临床的应用价值诚如饶教授所说是不大的，基因打靶技术曾经让很多的科学家、企业似乎看到了基因治疗的春天，但事实证明还有很多困难需要克服。许多因为达不到百分之百的疗效，这些技术用于基因治疗的指导意义不大。科学家越来越多的明确了很多遗传性疾病在DNA水平上的病因，特别是中国的科学家、医生在祖国如此丰富的遗传样本库中研究清楚了越来越多的各种遗传性疾病分子机制或者染色体变异的机制，也分析了生理病理的机制，但彻底的治疗往往变得束手无策。从ES细胞打靶技术到ZFN技术，从ZNF技术到TALEN技术，再到现在的CRISPER-Cas9, 尤其是CRISPER-Cas9，从2013年初出现至今，“基因治疗”已经是星火燎原之势在发展，不管是在科学研究领域还是在企业应用领域。

附件中第一篇文章

nature ZFN 治疗血友病 2011.pdf

是2011年Katherine A. High实验室nature ZFN治疗血友病的文章。而就在去年12月7号，Katherine A. High实验室又发表了Blood 文章，报道了ZFN高效基因治疗成体血友病小鼠肝脏实现（附件第二篇文章）。

blood ZFN 高效治疗成鼠肝脏血友病 2013.pdf

去年12月5号，自去年CRISPER-Cas9技术出来后，荷兰Hubrecht研究所Hans Clevers研究组，利用CRISPER-Cas9在人类干细胞中纠正了与囊性纤维化有关的缺陷。

CSC CRISPER-Cas9 治疗囊性纤维化缺陷-荷兰.pdf

文章发表在Cell Stem Cell。国内这方面，上海生化所李劲松研究组也在同一天同期发表了Cell Stem Cell 文章，报道了CRISPER-Cas9基因治疗白内障小鼠（附件第三、第四篇文章，有兴趣的科友可以下载阅读）。

CSC CRISPR-Cas9 治疗白内障 2013 生化所李劲松.pdf

荷兰和上海两个课题组同一天在线发表简报（Brief Report），其意义不言而喻。期间强劲的新闻报道采访李劲松教授时，李教授说，33%的注射的突变体受精卵长成了无白内障疾病的小鼠，当时那周五晚上的上海东方卫视还特别报道了这项小鼠基因治疗成果。不管是将现有的ES细胞基因打靶技术（同源重组）、TALEN技术，CRISPER-Cas9技术应用在基因工程小鼠模型制备用于科学研究，还是将这些技术应用在小鼠基因治疗用于临床研究，在未来，笔者相信基因治疗领域将是一片繁荣。换言之，一场新的战役已经开始打响。从受精卵开始治疗，到有细胞增殖功能的肝细胞治疗，再到将来不增殖的细胞如何治疗，亦或许结合近十年左右火热的胚胎干细胞，iPS细胞技术，笔者相信“基因治疗”的梦想已然不远。

以上是最有前景的“基因治疗”领域，在科学研究发展到今天，尤其是中国的生命医学研究发展到今天，CRISPER-Cas9技术的强大力量已经在科学研究领域，特别是在实验动物、植物、微生物等等研究领域越来越热火朝天！不管你是研究哪一个生命医学研究领域的科学家，这项技术绝对值得你好好阅读了解一下。详细可首先下载如下中文综述附件阅读。

靶向基因修饰新技术—TALEN和CRISPR-Cas9[上海南方模式生物研究.pdf

笔者相信，2014年，生命科学研究领域将会有更多爆炸性消息。如果你曾经感叹你的人生没有赶上如“改革开放”那样的好时候，那现在是一定是好时候了！错过今年，会后悔一辈子。更多讨论，欢迎留言讨论或通过其他方式联系笔者。

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[转自科学网]
基因疗法概况

2007-6-7 饶毅      

      分子生物学在过去半个世纪的发展，对人类健康和医学发展产生了质的推动。其成果之一是带动过去十几年医学分子生物学的成长，已经形成一门新的学科分子医学。基因疗法就是其中一个令人兴奋的领域。它的应用范围较广，不只限于传统概念中的遗传疾病，对肿瘤、传染病等都提供了新的治疗或预防途径。
　　基因疗法是基于对遗传物质即核酸的应用。广义而言,人为地有目的地对人体DNA或RNA进行处理,都是基因疗法。实际应用上,目前主要在于三个方面。一是跟踪体内细胞,二是治疗疾病,三是预防疾病。
　　体内细胞跟踪,是将特定的示踪基因,导入一定细胞内, 以后可以靠追踪这个基因来观察这些细胞到身体什么部位,命运如何等。严格地说,这只是帮助一些研究工作,不是治疗。但这种方法,可以用来辅助一些真正的治疗,比如看疗效或帮助跟踪肿瘤转移情况。
　　治疗疾病,是通常人们最容易想到的基因疗法的用途。理论上,可以有体细胞基因治疗和性细胞基因治疗二种。前者是对个体基因治疗,不影响其后代。后者是对个体的遗传系统进行改造,以至影响其后代的基因。这样,性细胞基因疗法将影响人类将来,有广泛社会后果,因此,社会和伦理的重要课题没有达到人类人类共识前,现在不能进行人类性细胞的基因疗法方面的研究。这个情况主要不是技术上的问题,因为在老鼠里,科学家们已经做了大量的性细胞基因改造的工作。对人类进行的基因疗法, 现在都是体细胞治疗。迄今做的多的是遗传病的体细胞基因疗法。已知一些遗传病是单个基因变化所造成。如果是功能缺乏性的变化,就可用基因疗法,人为地引入一个正常的基因,从而治疗疾病。这种治疗已有临床实验了。这种用途有几个局限因素。不是所有基因变化可以用引入正常基因所纠正。比如一个基因变化后,不是简单的失去功能,而是起了一个新的功能而造成疾病的话,单靠引入正常基因是不能治病的,这时需要的是要去掉原来的坏基因,换上好基因。这种基因置换型的基因疗法,在人类尚无成功进行。非遗传病的基因疗法有多方面。一个是可以作为给药系统,比如肾透析的病人血中红细胞会下降,常规对策是用红细胞生成素。这种药价格昂贵,长期注射给药也不方便。理论上,可以把红细胞生成素的基因导入体内,让人体细胞自行造药。基因疗法也可用于许多肿瘤的治疗。比如很多肿瘤是因一个叫p53的基因变化所致。将正常的p53导入肿瘤细胞,在有些肿瘤中有治疗作用。基因疗法应用于传染病方面的研究，也有很多科学家重视。特别是病毒类的疾病，常规疗法很少有效。人们寄希望于基因疗法。目前做的最多的自然是爱滋病。
　　基因疗法的第三大主要应用是预防疾病。这项应用是近几年特别才重视起来的。从其趋势来看有可能是最快能成熟起来的技术。因为制造基因疫苗来防病，用的是基因技术中最简易和可行的部分：表达基因产物。这个产物如果是可以引起保护性免疫的合适的旦白质，就可以有疫苗作用。基因长期表达产物，是多数基因疗法需解决的问题，但这一问题对疫苗最容易解决，因为疫苗不要求长期产生旦白质，只要短期有足量旦白质产生就可以了。已经有成功的例子，显示可以用基因疫苗替代卡介苗对付结核病。对其它一起常见传染病，比如在中国威害大的肝炎， 基因疫苗的前景也很吸引人。
　　对基因疗法研究最多的是美国，六年前批准第一次进入人体以来，到现在已有一百多个临床实验，美国国立卫生研究院，每年提供约二亿美元用于基因疗法有关的研究。而且产业界也兴趣日增，目前产业界对基因疗法的投资，已经超过国家投资。各方面来的信心使基因疗法这个年轻的领域充满活力。在基因载体的完善,转导能力的改进、表达水平的提高，临床应用和观察,疗效判断等多方面,都有科学家和临床医生在进行不断的努力。
　　美国科学家重视的,首先自然是美国常见的疾病。这样,给中国科学家和临床工作者留下了一片需进行研究的领域：中国常见或特有的疾病。对这些病的治疗和预防进行探讨,也是中国人群对中国科学家和临床医生的要求。