基因新闻 第112页

2017年10月12日 讯 /生物谷BIOON/ –近日，一篇发表在国际杂志Journal of Allergy and Clinical Immunology上的研究报告中，来自英属哥伦比亚大学和麦吉尔大学的研究人员通过研究发现了和机体花生过敏相关的一种新型基因，研究者表示，这种新型基因或许在机体食物过敏的发生上扮演着关键角色，相关研究或为后期开发新型过敏症的诊断策略和疗法提供一定研究基础。

图片来源：medicalxpress.com

这种名为c11orf30/EMSY (EMSY)的基因在其它过敏性疾病的发生中扮演着重要角色，比如哮喘症、过敏性鼻炎等，这项研究中研究人员首次将EMSY基因位点同食物过敏症联系了起来，相关研究发现，该基因不仅在食物过敏，而且在机体一般的过敏症倾向上都发挥了重要作用。

研究者Denise Daley教授说道，食物过敏是机体遗传和环境因素共同作用导致的结果，但目前关于食物过敏背后的遗传学机制研究者相关的研究证据还很匮乏，本文研究中，研究者发现了c11orf30/EMSY基因和食物过敏之间存在一定关联，这或为后期深入研究多种食物过敏的原因提供了一定线索，也能帮助临床医生有效发现食物过敏风险的儿童。

花生过敏常常会在儿童早年发生，而成年后很少发生；大约1%的加拿大成年人和2%-3%的加拿大儿童都会受到花生过敏的影响，而且患者的疾病症状会比较严重，常常会危及生命。这项研究中，研究人员对来自加拿大花生过敏注册登记表中招募的850名花生过敏症患者及1000名健康个体进行研究，对参与者机体的DNA进行了相关分析，随后通过全基因组关联性研究追踪了750多万个基因标志物，研究者旨在寻找引发个体食物过敏症风险的关键基因，同时研究人员还对来自美国、澳大利亚、德国和荷兰人群的6项其它遗传性研究的结果进行了相关分析。

研究结果表明，EMSY和个体患花生过敏症及食物过敏的风险增加直接相关，而且研究人员还发现了其它5个基因位点似乎也会增加个体患上述过敏症的风险。Asai表示，此前我们通过研究发现，丝聚蛋白基因(filaggrin gene，FLG)的缺失会增加儿童对花生产生过敏症的风险，然而该基因的突变仅在20%的过敏症患者中被发现，这就意味着，全基因组关联性研究分析对于阐明隐藏的致病基因非常重要。

最后研究者Eslami表示，目前开发治疗食物过敏症的新型疗法所面临的一个主要障碍就是寻找我们所需要的特殊基因和通路，本文研究结果表明，EMSY或许是一种新型有用的靶点，其能够帮助我们预测并且有效开发治疗食物过敏症的新型疗法。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Yuka Asai，Aida Eslami，C. Dorien van Ginkel, et al. Genome-wide association study and meta-analysis in multiple populations identifies new loci for peanut allergy and establishes c11orf30/EMSY as a genetic risk factor for food allergy. Journal of Allergy and Clinical Immunology, (2017) DOI: 10.1016/j.jaci.2017.09.015

高效无痕的基因组编辑是基础生物学与生物技术研究的核心技术，在生命科学和生物医药等领域发挥重要作用。目前，无痕基因组编辑技术主要为反筛系统介导的方法和利用规律成簇的间隔短回文重复序列建立的CRISPR技术。反筛方法可实现任意位点的基因组编辑，但已有的方法仍存在反筛效率低和应用范围有限等问题，不能广泛应用于不同遗传背景的微生物。

　　限制性修饰（Restriction modification, R-M）系统由DNA甲基转移酶（DNA methyltransferases, MTase）和限制性内切酶（Restriction endonucleases, REase）构成，存在于细菌与古菌中的防御系统。REase可特异性识别进入细菌内部的外源DNA并对其切割、降解，MTase可通过甲基化修饰细菌自身的DNA而使其与外源DNA区别开来，不被REase降解。因此，RM系统通过特异识别并切割DNA的方式对细胞的生长与死亡进行有效调节，在多种微生物的基因组编辑中具有应用潜能。

　　中国科学院微生物研究所病原微生物与免疫学重点实验室温廷益研究组利用限制性修饰系统，建立了一套简单、高效且应用范围广的基因组编辑新技术（R-M system-mediated genome editing，RMGE），并经过优化使其适用于大肠杆菌、枯草芽胞杆菌和酿酒酵母的基因组编辑。根据目的菌株的R-M系统和基因组甲基化模式筛选出能够有效地调节细胞生长与死亡的REase或MTase，并建立R-M系统介导的基因组编辑技术。利用该技术在大肠杆菌中实现了功能基因的缺失、替换和精确点突变，反筛效率为100%，明显高于传统的SacB系统。此外，利用该系统实现了枯草芽胞杆菌和酿酒酵母染色体基因的敲除或替换，反筛效率均达到100%，实现了RMGE技术在细菌和酵母中的应用。

　　RMGE技术首次利用R-M系统实现了大肠杆菌、枯草芽胞杆菌和酿酒酵母等多种微生物的基因组编辑，在不同种属微生物中的适用性表明，该技术可广泛应用于其它微生物的遗传操作。同时，该技术具有不引入任何标记、应用范围途广、遗传稳定等优点，可作为有效的遗传操作工具用于系统生物学及合成生物学研究，为实现微生物在医药、农业、工业等多个领域中的应用提供技术平台。

　　研究成果近日在线发表在ACS Synthetic Biology上，研究工作得到国家高技术研究发展计划（863计划）、国家自然科学基金、中科院科技服务网络计划（STS计划）和中科院重点部署项目的资助。

基因治疗，是将新的遗传物质整合至一个人的 DNA 中的治疗方法，对于目前一些最罕见的综合征来说，是一种具有革命性的治疗手段。

诸多医药公司为这种具有精确靶向性的治疗方法制定了天文数字般高昂的价格。事实上，由于定价过高，部分疗法已经被迫在欧洲下市，同时另一家公司仍然在想尽一切办法吸引患者。

一项上周刚刚批准的治疗方法或许能够改变目前的市场平衡。Yescarta 是第二例通过修饰免疫细胞 DNA 增强其对癌细胞攻击性的基因疗法。与众不同的是，Yescarta 能够治疗的患者数量，远超过其他目前已获批的其他基因疗法。

为了观察基因疗法的价格与每年预计应用该疗法的患者数目是否有关联性，DT 君决定将这些已经在美国与欧洲获批的（及一个即将在美国获批）基因疗法的相关数据绘制成图表（如下图）。

图丨每年基因疗法适用人数。Kymriah 及 Yescarta 的患者数据分别由 Novartis 及 Gilead 公司提供。其他疗法符合条件的患者数量，是根据该疾病的患病率估算获得。

生命科学咨询公司 Trinity Partners 的管理合伙人 Herman Sanchez 称，患者数量与疗法价格之间的确有相关性：适合的病人越少，疗法的价格越高。如你所见，不同基因疗法的价格在 37 万 3 千美元到 100 万美元之间，然而每年仅仅只有 7500 名患者负担得起基因疗法。

“在市场中使公司拥有更多定价权的往往是最罕见的疾病，”他说。“这是因为付款方一般无需治疗太多患者。”

迄今为止，Yescarta 成为了图表中的异常值。据今年 8 月并购了制药商 Kite Pharma 的生物科技巨头 Gilead 声称，它每年将用于约 7500 名患者。相比之下，在欧洲获批的两个基因疗法，Glybera 和 Strimvelis，可治疗患者的数量则非常小。同时，Novartis 公司称每年将有 300 名患者能够符合标准，受益于他们治疗某种儿童白血病的基因疗法 Kymriah。有了更多患者，Gilead 公司能够降低价格，但最终获得更高的总收益。

尽管 Yescarta 目前的价格仍然引起了患者们的抗议，但它预示着基因疗法将能够治疗更多疾病，如在美国的 2 万血友病患者及 10 万镰状细胞性贫血患者。

若是基因治疗的靶向疾病变得更加常见，“将会更有利于价格降低，”Sanchez 说。

接下来即将获批的基因疗法名为 Luxturna，它能够使患有一种遗传性失明的患者视力在一定程度上复原。本月早些时候，由外部专家组成的小组一致推荐美国食品药品监督管理局（FDA）批准由 Spark Therapeutics 研发的 Luxturna。FDA 将在明年 1 月 12 日做出最终决定。

Spark 公司称，在美国共有 1000 到 2000 名患者符合此治疗所需的条件。这种基因疗法通过纠正视网膜细胞中的突变基因增强患者视力。该公司拒绝对每年接受治疗的患者数目进行预测，所以我们图表中的数据是基于 Luxturna 所治疗的该病患者的治疗率进行预测所得。分析师估算该疗法或需 80 万至 100 万美元的治疗费用。

这一切对于公司、保险业及患者所具有的意义尚未可知。诸如 Spark 等公司或在其疗法获批后面临价格进退两难。美国的保险公司对他们是否将基因疗法纳入承保范围这一问题仍然保持沉默。同时，身患重病的患者希望他们不会被价格筛掉，失去治愈的机会……（生物谷Bioon.com）

参考：https：//www.technologyreview.com/s/609197/tracking-the-cost-of-gene-therapy/

近年来，随着高通量测序及生物信息学分析技术的不断提高，精准医疗的理念逐渐受到关注。2015年1月20日，美国总统奥巴马在国情咨文中提出“精准医学计划”，希望精准医学可以引领一个新的医学时代。

精准医疗本质上是通过基因组、蛋白质组等组学技术和医学前沿技术，对于大样本人群与特定疾病类型进行生物标记物的分析与鉴定、验证与应用，从而精确寻找到疾病的原因和治疗的靶点，并对一种疾病不同状态和过程进行精确分类，最终实现对于疾病和特定患者进行个性化精准治疗的目的，提高疾病诊治与预防的效益。

目前，肿瘤的治疗成为精准医疗的主战场。研究人员已发现，许多分子病变是驱动癌症的诱因，这表明每种癌症都有自己的基因印记、肿瘤标记物以及不同的变异类型。虽然癌症主要是由日常生活中基因损伤积累所导致的，但可遗传性基因变异通常会增加患癌风险。当下，肿瘤的治疗已逐渐告别既往的经验性治疗模式向循证、精准方向迈进。

精准肿瘤学的目标是甄别具有共同生物学基础的患者群体，选择最有可能受益的药物或治疗方式，提高诊治效益。它包括精准预防、精准诊断、和精准治疗。本文以乳腺癌、肺癌和黑色素瘤为例，介绍精准诊断与精准治疗的发展现状，以及面临的一些问题。

1、基因检测

精准诊断不仅能帮助临床医生识别肿瘤的类型和阶段，还能揭示致癌的基因突变，这为精准治疗奠定了坚实的基础。精准诊断的目标包括优化临床结果，避免不必要的治疗，降低治疗副作用，以及避免耐药性的发生。

BRCA1/2基因的发现是精准诊断发展的里程碑事件。BRCA1/2是从一个乳腺癌家系中发现的，研究表明，该基因的突变与乳腺癌有着某种关联。目前，BRCA1/2和其它的乳腺癌易感基因的基因检测，成了肿瘤精准检测的经典范例，全球大约有100万人接受了BRCA1/2突变检测。BRCA1的突变类型大概有1800种，BRCA2的突变类型大概有2000种。在乳腺癌突变基因中，BRCA1/2发生变异的影响要超过tumor protein p53 (TP53)、phosphatase and tensin homolog (PTEN)、liver kinase B1 (LKB1)、cadherin1(CDH1)等基因发生变异的影响。

基因检测已被开发用于肿瘤的诊断、预测和预后等方面，其中一些已经得到食品和药物管理局的批准，而另一些仍在开发中。如表1所示。在乳腺癌基因检测方面，由Agendia公司开发的涉及70个检测基因的MammaPrint，目前已被FDA批准；在肺癌基因检测方面，由QIAGEN公司开发的涉及1个检测基因的Therascreen EGFR RGQ PCR kit，目前已被FDA批准；在黑色素瘤基因检测方面，由Roche公司开发的涉及1个检测基因的Melanoma cobas 4800 BRAF V600，目前已被FDA批准。此外，还有许多检测手段处于研发阶段。

2、靶向治疗

在考虑哪些患者进行靶向治疗以及有效治疗策略的监测时，肿瘤标志物十分关键。它们可以通过监测疾病进展和疗效，鉴别疾病阶段和亚型，以及预后来提高临床诊断的准确性。

在乳腺癌的靶向治疗上，最经典的靶标应该是雌性激素(estrogen receptor ， ER)和人类表皮生长因子受体2(HER2)，HER2能够与EGFR、HER3、HER4等酪氨酸激酶受体形成异二聚体，HER2的过表达能够诱导乳腺癌的发生。Tamoxifen(他莫昔芬)，一种拮抗雌激素的前药，其在肝脏内的代谢中间产物与雌激素具有很强的结合力；Trastuzumab(曲妥珠单抗)，一种单克隆抗体，能够HER2相结合，抑制其活性，适用于HER2过表达的乳腺癌患者。目前，乳腺癌其它的的一些靶向治疗药物如表2所示。

在肺癌的靶向治疗上，靶向药物主要有EGFR inhibitor(表皮生长因子受体抑制剂)、ALK inhibitor (间变性淋巴瘤激酶抑制剂)、BRAF inhibitor (BRAF蛋白激酶激抑制剂)、以及免疫检查点抑制剂，如表3所示。

Gefitinib(吉非替尼)，一种表皮生长因子受体抑制剂，因较好的治疗效果，较低的毒副反应，一上市就取代了传统的肺癌治疗药物，成为肺癌的一线治疗药物。但是，几乎所有使用EGFR抑制剂的患者都出现了耐药性，这是因为EGFR 发生了二次突变，比如T790M。因此，针对EGFR易突变的特性，出现了第二代表皮生长因子受体抑制剂，比如afatinib(阿法替尼)。第三代表皮生长因子受体抑制剂，osimertinib(奥斯替尼)和olmutinib也已经分别在美国、韩国上市，它们能够不可逆性地与EGFR T790M相结合。

Crizotinib(克唑替尼)，一种ALK、MET和ROS1抑制剂。与传统的化疗药物相比，Crizotinib(克唑替尼)已经展示出对ALK阳性肺癌患者、ROS1重排的非小细胞肺癌患者的疗效、安全性等方面的优势。ALK的某些突变型，比如R1174L、L1196M和R1275Q，会对克唑替尼产生耐药性，这导致了下一代ALK抑制剂的问世，比如，Ceritinib(色瑞替尼)靶向L1196M；Alectinib(艾乐替尼)靶向R1174L、L1196M。

肿瘤细胞通过自身的PD-L1与T细胞的PD1相互作用，来逃避免疫系统的的“监管”，目前，Nivolumab(武纳单抗)和Pembrolizumab(派姆单抗)已被FDA批准用于非小细胞肺癌患者的二线治疗。

据统计，40%的黑色素瘤患者中，BRAF基因会发生突变。BRAF位于在丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPKs)信号通路(Ras-Raf-MEK-ERK)中。最常见的突变型是V600E 和V600K，二者分别占73%、19%。BRAF 抑制剂主要是Vemurafenib(威罗非尼)、dabrafenib(达拉菲尼)，因为黑色素瘤极易产生耐药性，临床上采取BRAF 抑制剂和CTLA-4 抑制剂联合用药的策略。

黑色素瘤细胞会产生CTLA-4和PD1免疫受体蛋白，这些蛋白会抑制T细胞的免疫功能。CTLA-4抑制剂Ipilimumab(伊匹单抗)和PD-1抑制剂Nivolumab(武纳单抗)、Pembrolizumab(派姆单抗)已经获得FDA批准，二者联合用药用于黑色素瘤。

3、面临的障碍

目前，精准肿瘤学在临床上还面临着一些障碍。首要的是特定的分子靶向药物的短缺，一些靶向药物因毒副作用、高昂花费等因素面临着使用的困境。

在大规模基因组测序下，也只有肿瘤类型和大小等少量的临床数据是可用的。临床数据的准确性是有限的，并且常常缺少关键的临床信息，例如诊断时的肿瘤分期，肿瘤分级，组织类型，复发类型和存活时间等。

另一方面，据估计，每个癌症患者存在5-6个遗传突变位点，但对于不同个体和不同肿瘤存在着差异。基因突变的类型和数量的复杂性可能是精准肿瘤学研究的一大障碍。

此外，有广泛的证据表明癌细胞可以适应和逃避靶向药物，还可以通过突变的目标基因或通过激活代偿途径绕过药物的抑制作用。然而，这些理论中很少被充分表征或在临床中应用以抵抗耐药性。此外，微环境在药物敏感性中的作用仍是进一步探索的主题。

总之，精准肿瘤学的到来并不意味着循证医学的结束。相反，我们期待着精准肿瘤学能带来更好的临床试验的设计，完善的临床诊断和更精确的治疗。(生物谷Bioon.com）

侵袭性NK细胞白血病（ANKL）起源于NK细胞异常增殖，病情进展迅速，多数患者在极短时间内发生多器官衰竭，部分患者会出现吞噬血细胞的现象，病情凶险。ANKL患者即使积极接受正规治疗，平均生存时间也仅有几个月。目前，临床上ANKL的治疗面临两大问题：患者对传统化疗方案不敏感，医学界没有统一的治疗标准和指南；NK细胞白血病发病具有明显的地域差异，在亚洲（报道病例多以中国、日本、韩国为主）和中南美洲更常见，国际上以往只有少数病例的零散研究。NK细胞白血病发生发展的分子生物改变不明确，制约着临床医生选择、制定有效的治疗方案。

NK细胞白血病患者的基因组发生了哪些改变？分子水平的变化是否能提供新的治疗策略？中国科学院北京基因组研究所王前飞研究组，联合华中科技大学附属武汉同济医院周剑锋团队，首次运用多种组学测序技术和功能试验结合的方式回答了上述问题。11月17日，相关研究成果以Integrated Genomic Analysis Identifies Deregulated JAK/STAT-MYC-biosynthesis Axis in Aggressive NK-cell Leukemia为题，在线发表在Cell Research上。

研究团队对近50例中国ANKL患病人群进行基因组、转录组以及代谢组的整合分析，结果显示，JAK/STAT信号转导通路的基因在NK细胞白血病中频繁发生突变。突变增强了JAK/STAT的信号传递功能，促使下游能够控制细胞代谢水平的MYC基因活化，进而一批参与代谢功能的基因过量的表达，NK白血病细胞呈现了代谢极其旺盛的特点（核苷酸和糖的代谢最突出）；研究人员进一步通过疾病模型的一系列功能研究，证实了上述发现。此外，研究人员发现了在NK细胞白血病中携带能够修改遗传物质的表观修饰基因的突变，如TET2等基因。

该项研究揭示，NK细胞白血病存在代谢活跃的特征，这提示传统化疗方案联合抗代谢药物如左旋门冬酰胺酶可以有效缓解疾病进展；研究发现的JAK/STAT通路以及高度活化的MYC基因，也是开展新型治疗的靶点。依据该成果，周剑锋团队已启动相应的临床试验，致力于寻找能够治疗NK细胞白血病的有效方案。该原创性研究成果彰显了我国在NK细胞白血病研究和治疗领域实现自主创新的能力和信心，并将引起更多科研人员和临床医生对恶性NK细胞白血病的关注。

研究工作获得自然科学基金委、科技部、中科院重点部署等的资助。(生物谷Bioon.com）

新一期美国《国家科学院学报》报告说，美国科学家最近利用“基因剪刀”工具，培育出多个性状发生改变的埃及伊蚊，这些蚊子“外观呈黄色、有三只眼睛、翅膀发育畸形”。该研究旨在通过基因改造来阻断蚊子传播疾病。但培育一只畸形的蚊子究竟如何造福人类？很多人对“基因剪刀”在基因工程研究中的作用并不理解。

近年来，我国科学家在“基因剪刀”研究方面收获甚丰，继2015年中山大学黄军就成功修改人类胚胎的一个基因，阻止了这一基因的突变导致地中海贫血症并因此获国际盛誉后，中国科学院广州生物医药与健康研究院又联手南京大学南京生物医药研究院、广州医药研究总院等科研单位，攻克犬体细胞克隆难题，成功培育出世界首例肌肉生长抑制素基因敲除犬，近期该研究院还宣布培育出体内自带“基因剪刀”的工具猪，并顺利在三个月内成功建立起大动物原发性肺癌模型。

尽管还存有争议，但“基因剪刀”技术的研究仍有了许多实质性进展，相信不久就会实实在在地造福人类。

A “基因剪刀”技术飞速发展

名为CRISPR/Cas9的新型基因编辑技术，俗称“基因剪刀”，在2015年已被美国《科学》杂志公布为“2015年十大科学突破”之首。该技术2012年才被科学家发现，就迅速成为生物医学史上第一种可高效、精确、程序化地修改细胞基因组包括人类基因组的工具。2015年4月，我国中山大学科学家黄军就宣布在全球首次利用“基因剪刀”技术成功修改人类胚胎的一个基因，阻止了这一基因的突变导致地中海贫血症。当年黄军就便因此入选英国《自然》杂志“年度十大科技人物”。

“基因剪刀”全名应为“成簇的、规律间隔的短回文重复序列”，是细菌防御病毒入侵的一种机制。不同于传统的基因修饰技术，“基因剪刀”可以驾驭细菌的免疫系统、截断甚至破坏单个基因，然后在它们的相应位点上插入新的基因。当人们慢慢探究到基因的不同组合形式、不同表达、不同功能，再利用此工具进行“各个击破”，“从治疗人类各种病症，到解开物种灭绝之谜”，生物学科的各个领域问题都可能因此逐步迎刃而解。

尽管还有不少人在担心该技术未来是否会导致出现“定制婴儿”（即从胚胎细胞中敲除某些不好的特定性基因从而培育出理想化的婴儿）等伦理问题，但一些相关技术其实已开始运用到与我们生活息息相关的农业、军事、环保、医疗等各种领域。比如科学家已经使用“基因剪刀”成功进行了改良小麦和西红柿的实验，还生产出抗白粉病（最普遍的枯萎病之一）的小麦，等等。

正如《科学》杂志执行新闻编辑约翰·特拉维斯当年所言：“无论好坏，我们现在都已生活在‘基因剪刀’技术的世界里。”

B 中国科学家贡献卓越

中国科学家在这方面尤其做出了卓越的贡献。

2015年，黄军就曾告诉《自然》杂志，他编辑人类胚胎（医院废弃的有缺陷胚胎）基因，是希望“它能揭示癌症或糖尿病等疾病的基因根源，还能用来研究胚胎发育过程中各基因的功能”。

另一位在哈佛大学做博士后研究的中国学者杨璐菡，则和美国同事一起敲除了猪基因组中的62个病毒基因，扫清了猪器官用于人体移植的重大难关，为全世界需要器官移植的上百万病人带来希望。

2014年6月底时，由中国科学院广州生物医药与健康研究院联合南京大学南京生物医药研究院、广州医药研究总院等科研单位共同培育的“世界首例肌肉生长抑制素基因敲除犬”诞生了。到15个月左右，这两只名叫“大力神”与“天狗”的基因敲除犬已明显表现出远比同龄的狗更强壮矫健，运动力更强。该研究团队因此在世界上首次建立起了狗的基因打靶技术体系。2017年5月28日世界首例基因敲除体细胞克隆犬“龙龙”的诞生，更标志着我国成为继韩国之后第二个独立自主掌握犬体细胞克隆技术的国家。

2017年11月16日，中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学领导的课题组在《基因组研究》在线发表了最新研究成果，研究人员首次构建了新型条件性表达Cas9基因工具猪模型。他们利用基因打靶技术，成功地在猪体内加入了一把“基因剪刀”，并定位了一个“开关”（详见“链接”说明），让研究者在研究中能更自如地对其剪切功能的开启加以控制。利用这样的工具猪模型，可高效地实现大动物体内细胞单基因、多基因、超大片段基因的编辑，也让中国科学家率先实现了直接对成体大动物进行体内基因编辑，并首次建立了大动物原发性肺癌模型。在“基因剪刀”技术的研究中，这无疑是再推进了一大步。

C 从科研到实际应用仍待思考

一只只特殊的“基因敲除”动物的诞生，意味着“基因剪刀”技术的突飞猛进。为什么还是有人对这种技术应用于我们的日常生活心存质疑呢？

这里不想细谈“定制婴儿”这类有关伦理方面的担忧，先回到我们开篇提到的美国科学家培育的“基因敲除埃及伊蚊”。据研究人员称，目前这个实验只是第一步，他们的长期目标是以体内稳定表达Cas9酶的蚊子为载体，插入和扩散目标基因——比如会破坏繁殖能力的基因等，从而控制蚊虫数量，减少疾病传播。这的确是一种既环保，成本又更低的防蚊灭蚊手段。但它何时才能真正应用到我们的生活中呢？

其实，类似的研究一直在进行中。本世纪初，就有英国牛津大学卢克·阿尔菲博士团队发明的一种控制害虫种群的方法，是将一种致死基因转染到昆虫基因组中，在特定条件下，这种致死基因会刺激转基因昆虫体内产生大量毒素，最后导致转基因昆虫幼虫死亡。2007年，卢克·阿尔菲教授团队首次公开了利用上述技术培育出了转基因不育埃及伊蚊雄蚊，还开展了一系列野外放飞试验，来验证这种不育蚊子能否控制埃及伊蚊种群数量。到2016年8月，美国FDA出具了报告，认为这种转基因伊蚊的放飞对人和环境没有安全风险，却至今仍对批准该转基因伊蚊在美国的商业化应用一再犹豫。甚至有人提出，某种蚊子的灭绝是否会导致以此蚊为食的其他动物灭绝，从而破坏生态平衡呢？另外，这些转基因蚊子的后代会不会因基因改变而打破和扰乱了它们与宿主的免疫系统之间某种平衡，从而间接地触发了另一个毫不相干的病毒复苏和传播呢？

这种质疑与所谓的“定制婴儿”的伦理观相比，显然是关于基因工程的又一个层面的担忧。相信相关的其他问题还会慢慢显现。

总之，从第一只“克隆羊”到如今的“基因剪刀”，基因工程研究的发展已远超乎我们的想象，但它如何顺利地、广泛地应用到我们的生活中，仍然是个值得深思的问题。(生物谷Bioon.com）

图片来源：网络

上个月，基因编辑领域迎来了历史性的一刻！一名患有亨特氏综合征的患者在美国接受了一次大胆的治疗：体内基因编辑。此次治疗旨在通过锌指核酸酶（ZFN）基因组编辑技术，将正确的基因插入到肝细胞基因组中的特定位点。这是世界上首次通过体内基因编辑治疗遗传疾病。

那么，推广体内基因编辑用于治疗人类疾病真的容易实现吗？很遗憾，答案是否定的。

图片来源：PNAS

1、个体基因差异影响基因编辑有效性

12月11日，最新发表在PNAS杂志上的这篇论文为此提出了“警告”。该研究发现，人与人之间的基因差异可能会削弱基因编辑的有效性，在某些情况下，还会导致十分危险的脱靶效应（”off target” effect，即，编辑了预想之外的基因）。

具体来说，该研究分析了7,444份先前发表的全基因组序列。基于约30个与疾病相关的DNA靶点，科学家们制造出了近3,000种向导RNA（guide RNAs，gRNAs，包含一段与目标DNA匹配的序列，就像“信封上的地址”，带领Cas9酶到目标DNA上需要被切割的位置）。随后，他们调查了是否7,444位个体中的任何一人在gRNAs靶向的区域携带了突变。

Matthew Canver（图片来源：Harvard Medical School）

论文的共同通讯作者Matthew Canver认为，如果在CRISPR系统靶向的位点中出现了遗传差异，那么，治疗的疗效可能会降低，甚至致使治疗失败。

研究中，科学家们发现，基因组中的这种“事件”并不少见。大约50%被分析的gRNAs有可能受到其目标位点上突变的影响。在一些案例中，研究小组发现，如果基因组DNA序列中的基因突变使得其更匹配某个gRNA，这可能会使该gRNA结合到错误的位置，导致“脱靶效应”。

Canver说：“如果这种脱靶效应发生在一个肿瘤抑制基因上，那就是个大问题了。”他强调，随着这些基因编辑技术不断发展，走向临床，确保每一种治疗对患者来说是‘量身定制’的非常重要。

论文的共同通讯作者Stuart Orkin博士表示，人类的DNA序列各不相同。他们建议，在设计用于治疗的基因编辑靶向系统时，应考虑到个体基因组本身的差异，以最大化这类治疗的功效，及最小化它们潜在的安全隐患。

图片来源：Nature Medicine

2、张锋等已提出相似观点

看到这项新成果时，让人不禁想到张锋等今年7月31日在Nature Medicine发表的一篇论文。在这一研究中，张锋及其研究小组成员David Scott率先提出，人类DNA中的天然差异可能会通过阻碍Cas9酶作用于正确的基因目标，从而削弱CRISPR技术精准编辑人类基因组的能力。

研究中，科学家们分析了来自Exome Aggregation Consortium和1000 Genomes的数据，结果发现，个体DNA差异极大影响了gRNA导向的内切酶的效力（efficacy of RNA-guided endonucleases，如Cas9）。

同时，作者们调查了12个与疾病相关的基因的gRNAs。结果显示，这些gRNAs脱靶位点的数量从0到一万以上不等，具体取决于相关基因的基因组特性（genomic idiosyncracies）。

图片来源：网络

张锋认为，这些分析表明，候选患者的全基因组测序将对最小化gRNA失败的可能性（这种失败是由目标位点的基因变异引起的）起到帮助。同时，他还指出，对基于CRISPR-Cas9的疗法的早期研究和相关临床试验来说，全基因组测序数据可以用来排除那些遗传组成会潜在降低疗效或增加脱靶编辑可能性的患者。

此外，包括GUIDE-seq、CIRCLE-seq等在内的一些筛选策略应该被用于寻找针对特定疾病的、最好的gRNA与内切酶组合（guide RNA–enzyme combination）。

哈佛大学遗传学“大牛”George Church表示，遗传变异可能会导致两种潜在的问题：第一，无法编辑目标DNA；第二，编辑了错误的位点。出现第二个问题的话，会更难解决。对此，张锋等强调，全基因组测序将对“匹配患者遗传变异与最有效的gRNA”至关重要。

参考资料：1）Patients’ individual genomes may affect efficacy, safety of gene editing
2）张锋大神最新成果！想用“魔剪”CRISPR治疗人类疾病，没那么简单
3）人类首例体内基因编辑治疗在美国实施，有望治愈亨特氏综合征

基因编辑在很多人看来是非常神秘的事情，但在国外，却有公司对公众出售基因治疗法相关工具。经济日报-中国经济网科技频道注意到国外一家叫奥丁的公司在售卖基因治疗法相关工具，其公司总裁还在网上发布自己注射基因疗法药剂的视频。

视频中，示范者给自己注射了一种可以帮助人体长出肌肉的药剂。人体本身俺有抑制肌肉生长的基因，通过基因治疗可以将这个基因的功能“暂停”，从而达到不锻炼就长肌肉的效果。如今这个视频已经被6.3万人点击过了。

登录该公司的网站可以看到他们提供了48种与基因治疗相关的实验工具套装，最便宜的只有10美元，最高高达1699美元。

基因治疗（gene therapy）是指将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病，以达到治疗目的。基因治疗的兴起得益于基因编辑技术 CRISPR 的发明，它降低了基因治疗法成本和门槛。简单来说，CRISPR 是一段基因记忆，是细菌在长年对抗病毒入侵时积累的血肉长城，重复的序列就是蜿蜒的城墙。科学家利用 CRISPR 精准切割的特性，对它重新编程，使之能切割任何生物的任何DNA，达到人为编辑基因的目的，以改变生物原有的遗传特性、获得新性状。理论上，只要找到和疾病相关的基因，用该技术去掉致病的因素，治疗基因缺陷方面的疾病。

所以目前，不仅专业人士可以给自己做基因疗法的实验，普通的患者也可以给自己做实验。例如2017年10月，就有一名艾滋病患者在社交网络上直播给自己注射编辑过的基因，他认为这种做法可以让自己产生抗体，摧毁被HIV病毒感染的细胞。这次直播引发了大量关注，很多大媒体都跟进报道。

这两个视频引起了美国食药监局的注意，他们发表声明，表示市面上出现了很多非法转基因医疗法用品，这些产品的安全性并未被证实，所以大家不要轻信这些产品。不过美国食药监局并没有给出实际的禁令，目前没有任何一条法规禁止公司出售基因治疗的工具和材料。

按美国法律，制药商想要出售新药，要获得食药监局的试验许可，并经过长时间的实验才能上市，这个过程会花费大量的时间和金钱。而且如果想在人体上实验新药的公司都要经过层层审批。

但如果是普通人对某个基因治疗法感兴趣，并打算自己试试的话，现在的法律是无法阻止的，而他们通过网络就能买到基因治疗的工具和材料。经济日报-中国经济网科技频道注意到很多此类的基因疗法，能起作用的可能性微乎其微，但是由于其并没有经过严格的实验和测试，所以，能起到好作用的可能性更加渺茫。虽然看起来操作很简单，但有可能会带来极大的风险。 (生物谷Bioon.com）

2018年1月9日 讯 /基因宝jiyinbao.com/ –最近，来自牛津大学的研究者们发现了植物能够保护自身避免基因突变带来的损伤的风险。

虽然DNA突变是物种进化的原动力，但突变带来的损伤也往往是危害极大的。因此，物种自身进化出了保护自己不受基因突变带来的损伤的修复机制。其中一类机制叫做“DNA错配损伤修复”，它能够改变由于基因在分裂过程中的突变。

在这项发表在《Genome Research》杂志上发表的研究中，作者等人首次发现MMR能够靶向基因组的特定区域，进而修复基因产生的损伤。

（图片摘自Eric Belfield）

牛津大学的研究者们研究了模式植物拟南芥因MMR缺陷而导致五代之内积累的9000个基因突变，以及将其与MMR机制正常的植株的基因突变进行了比较。

这项研究对于人类健康来说具有重要的意义，而且对于理解肿瘤的发育过程中细胞内部发生的改变十分有用。MMR缺陷将导致细胞变得更具肿瘤特性，这可能是与偶遇MMR缺陷的细胞缺少保护基因以及降低突变风险的相关机制。研究者们目前并没有向这一方向拓展的想法，但如果有人愿意深入研究的话将是十分有意义的事情。

这项研究发现MMR能够特异性地修复特定基因，而不是对基因组上的非基因位点进行修复。这一发现将极大程度上促进我们对物种利用MMR修复基因突变的理解。

“虽然基因对于物种的生物学功能的实现具有至关重要的影响，但基因组中的非编码DNA序列的作用并不清楚”，Harberd教授说道：“可以理解的是，自然选择导致MMR会偏好基因而非其它DNA区域，而目前我们需要知道的则是其中的作用机制”。（生物谷 Bioon.com）

资讯出处：Cells rank genes by importance to protect them, according to new research

2018年1月15日/生物谷BIOON/—在一项新的研究中，来自美国加州大学圣地亚哥分校等研究机构的研究人员利用全基因组分析和化学遗传学（chemogenetics）方法，在恶性疟原虫（Plasmodium falciparum）—一种导致疟疾的疟原虫—的262种疟原虫细胞系中鉴定出新的药物靶标和对37种不同的抗疟疾药物产生抗药性的抗性基因。相关研究结果发表在2018年1月12日的Science期刊上，论文标题为“Mapping the malaria parasite druggable genome by using in vitro evolution and chemogenomics”。

这项研究证实了之前已知的有效地导致这种疟原虫产生抗药性的基因修饰，而且也揭示出加深理解这种疟原虫潜在生物学特征的新药物靶标。

论文通信作者、加州大学圣地亚哥分校医学院儿科系药理学与药物发现教授Elizabeth Winzeler博士说，“利用恶性疟原虫抗性组（resistome）—抗生素抗性基因集合—和它的药物可靶向（drug-able）的基因组将有助于指导新的药物发现工作，和增进我们对这种疟原虫如何经过进化加以反击的认识。”

恶性疟原虫是通过被感染的疟蚊（Anopheles mosquitos）的叮咬传播给人的单细胞原虫。它导致大约所有疟疾病例的一半。疟疾给人类健康造成巨大影响—据世界卫生组织（WHO）估计，2016年全世界有2.16亿例疟疾病例，有44.5万人死于疟疾—的部分原因是这种疟原虫特别擅长改变它的基因组来逃避和抵抗药物治疗和人体免疫系统。

Winzeler说，“一次感染能够导致一个人体内含有超过1万亿个无性血液阶段的疟原虫。即便具有相对较低的随机突变率，这些数字也赋予非凡的适应性。在仅几轮复制周期中，恶性疟原虫基因组就能够获得一种随机的遗传改变，这可能导致至少一个疟原虫对一种药物或人体编码的抗体产生抵抗力。”

这些研究人员说，这种快速的进化对控制这种疾病提出了重大的挑战，但是它也能够在体外加以利用，以便准确地记录这种疟原虫在已知的抗疟疾药物的存在下如何经过进化产生抗药性。它也能够被用来揭示出新的药物靶标。

Winzeler及其同事们采用了全基因组测序和多种不同的抗疟疾化合物，而不是关注于恶性疟原虫与单个化合物之间的相互作用，或者研究这种疟原虫中的潜在抗性基因。所获得的数据集揭示出发生多种不同的突变。抗药性疟原虫通常在潜在的靶基因中包含突变，而且在其他的无关基因中也包含额外的突变。

Winzeler说，“我们的研究结果证实和强调了恶性疟原虫进化出耐药性是极其复杂的，但是它们也鉴定出新的药物靶标或者抗药性疟原虫用来对每种化合物产生抗药性的抗性基因。它不仅揭示出恶性疟原虫的复杂的化学遗传全景，而且也为设计新的小分子抑制剂来抵抗这种病原体提供潜在的指导。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Annie N. Cowell, Eva S. Istvan, Amanda K. Lukens et al. Mapping the malaria parasite druggable genome by using in vitro evolution and chemogenomics. Science, 12 Jan 2018, 359(6372):191-199, doi:10.1126/science.aan4472

Jane M. Carlton. Malaria parasite evolution in a test tube. Science, 12 Jan 2018, 359(6372):159-160, doi:10.1126/science.aar4189