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; U( x( O, g& q! i; x今天下午,诺贝尔基金会宣布,最近几年火热的CRISPR基因编辑系统斩获本年度的诺贝尔化学奖,做出卓越贡献的Emmanuelle Charpentier教授和Jennifer Doudna教授分享这一殊荣。# L* a1 j5 x. y6 I9 b
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( u% q& E8 i; M7 i2 o, A图1. 2020年诺贝尔化学奖得主% H* s/ n& g! E/ {+ S2 t/ S
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图片来源:参考资料1
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5 F1 g5 o) f" s& u2 `! j上图为获得2020年诺贝尔化学奖的两名科学家,CRISPR技术自问世以来,就一直被诺奖候选的光环所围绕。华裔科学家张锋是将CRISPR技术付诸应用的第一人。为了CRISPR的专利归属权,Doudna和Charpentier曾与华裔科学家张锋对簿公堂,本次张锋却与诺奖失之交臂,令人唏嘘。
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什么是基因编辑/ O% Q3 v/ Y4 T/ X/ ^
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基因编辑是最近的一项重大发现,通过一套CRISPR-Cas9系统,科学家可以对基因上的序列信息进行编辑。比如说,某个疾病是由于一个基因突变导致的,那么我们可以通过一定方式将这个基因错误的序列给改过来。除去直接修改基因序列,我们还可以将某个基因精准地敲除掉,或者添加序列以改变基因的功能。7 H" F# |! F0 ^$ N" X2 I, C% K! B' G
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2 Q% z- O! }# W, y$ A" y目前基因编辑技术已经进步到“单碱基”基因编辑,这已经是非常精确了,可以大大地降低基因编辑的脱靶效应,避免编辑的时候修改了不应该修改的基因。% l9 u9 X1 n9 l1 E9 I
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, C, l) C+ ~& w( b/ j3 m7 U任何新的技术突破,都会首先被应用到肿瘤的治疗方面,毕竟肿瘤是一个大病,而且全球有近千万患者等着更新的治疗措施。01" n) ]$ p/ i$ Q4 s; I
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什么是基因编辑
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7 u: s5 l% H" ?$ U& q基因编辑是最近的一项重大发现,通过一套CRISPR-Cas9系统,科学家可以对基因上的序列信息进行编辑。比如说,某个疾病是由于一个基因突变导致的,那么我们可以通过一定方式将这个基因错误的序列给改过来。除去直接修改基因序列,我们还可以将某个基因精准地敲除掉,或者添加序列以改变基因的功能。! E4 Z/ }* [7 Z. m" S" _. v
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- K0 e0 I0 y$ ]& C. p6 B目前基因编辑技术已经进步到“单碱基”基因编辑,这已经是非常精确了,可以大大地降低基因编辑的脱靶效应,避免编辑的时候修改了不应该修改的基因。4 I! F$ g3 a! u; [9 ?$ {
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" o. u! P" w- Q5 K3 E任何新的技术突破,都会首先被应用到肿瘤的治疗方面,毕竟肿瘤是一个大病,而且全球有近千万患者等着更新的治疗措施。
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图2. 基因编辑应用在肿瘤研究的报道越来越多
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; x8 ]: I) u; A' f1 S图片来源:参考文献4- p# Y2 }0 t! r
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如上图,基因编辑应用在肿瘤诊断和治疗应用的研究论文越来越多,在多种肿瘤都有相关的研究报道。
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基因编辑在肿瘤治疗中的应用
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$ I+ y& J! `% }- U3 @基因编辑技术诞生以来,很多肿瘤学家开始思考将这个技术应用于新药开发,或者具体的治疗过程。0 R+ |% i* X5 i3 E
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图3. CRISPR-Cas9在癌症治疗中的应用潜力
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图片来源:参考文献5% o# i+ I7 Q( }9 K' A# f4 K! \
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+ l9 O) n9 F% U2 Z* K3 f如上图所示,基因编辑技术应用在肿瘤治疗的潜力非常巨大,比如可以进行癌细胞基因组的编辑,以发现哪些基因对肿瘤的发展或转移比较重要。此外还可以用来对付引发癌症的病毒感染,各种肿瘤模型的构建。当然最重要的是可以进行新抗癌药物的研发。此外对于现有的肿瘤治疗措施,也可以通过基因编辑来增强和改进。
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9 p% X. ~. e& r8 i& i! V图4. 基因编辑技术可以用来鉴定影响肿瘤进展和转移的基因
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图片来源:参考文献2
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如上图所示,每一种癌症的基因突变是不同的,那么参与肿瘤发展和转移的基因也不一样。为此我们可以通过基因编辑的技术来筛选那些基因是关键的,如果通过实验确定了关键的基因,那么就可以针对这些基因研发药物以治疗肿瘤。
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) A& A |- Z2 G" b对于目前大火的PD-1治疗,基因编辑技术也可以大显身手。大家了解免疫细胞表达PD-1蛋白,而肿瘤细胞表达PD-L1蛋白,当免疫T细胞识别出了肿瘤细胞准备攻击时,PD-1和PD-L1两个蛋白相互识别阻止了免疫T细胞的攻击,所以使用药物来阻断这两种蛋白的结合。实际上我们也可以通过基因编辑的技术来促使免疫细胞攻击肿瘤。+ H6 z7 N/ o9 R$ e9 V. A7 s. e; x
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* u0 ]9 ?) I+ q7 i, ?) M% k图5. CRISPR / Cas9作为治疗癌症的工具6 i* U; v" q, s% U: b% m1 N
* r" H, w! {# [' ]图片来源:参考文献2
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) J2 n* K% {# e7 L如上图所示,我们通过基因编辑的技术,将T细胞的PD-1蛋白敲除掉,然后再进行大量扩增免疫T细胞,回输入到患者身体,这个时候肿瘤细胞表达多少PD-L1也不用怕了,因为免疫T细胞已经没有PD-1蛋白了。可以增加免疫系统击杀肿瘤的能力。& o5 }. T- s- W2 r5 p; S, R
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8 s) O# T8 X# m$ |4 l+ R4 L( T图6. 使用CRISPR / Cas9进行肿瘤治疗的注册临床试验
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图片来源:参考文献2/ u1 D1 @6 D' N0 P5 Z6 |2 l: Q- a
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上图为近期的一些临床研究,这些临床研究都利用基因编辑的技术来增强治疗肿瘤的效果。$ |, y$ l* d& V7 |7 k& S* y
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! k' d2 Z& q7 q1 [9 q癌度带大家回顾一下,我们将传统放化疗比作肿瘤治疗的1.0时代,那么靶向治疗和免疫治疗将分别属于2.0时代、3.0时代。而基于基因编辑技术的肿瘤治疗时代将是4.0时代。相比靶向治疗、PD-1等免疫治疗带给我们的惊喜,基因编辑技术对肿瘤治疗而言更是具有无限潜力和想象力。基于这一技术,会有更多更新的治疗药物和治疗理念出现,真正助益到肿瘤患者。, J: B% Q! r% @1 B/ S
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我们相信,总有一天会将肿瘤控制为慢性疾病。
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