基因新闻 第41页

小编推荐会议：2018基因编辑与基因治疗国际研讨会

前言：2018基因编辑与基因治疗国际研讨会将于2018年3月24号到25号在上海好望角大酒店召开。欢迎您参加！

以CRISPR-Cas9为代表的基因编辑技术从发现到应用， 至今已经走过5年多的时间。毋庸置疑，它开辟了生命医学研究的一个新时代。

首先是以基因编辑技术为代表的基因治疗, 使很多罕见遗传病有望被治愈，如血友病、杜氏肌营养不良（DMD）症、地中海贫血症、亨庭顿舞蹈症等；其次，基因编辑改造的T细胞在肿瘤免疫治疗上有望实现规模化制备。通用CAR-T有可能成为未来的白血病治疗的标准方案之一；第三，基因编辑技术与干细胞结合有望促进再生医学领域的应用，特别是中国科学家通过基因编辑技术，首次人工改造出遗传增强的“超级”干细胞。

除CRISPR-Cas9外，基因编辑系统的分类与功能进一步完善。在原有CRISPR/Cas9系统基础上，又有一些新的或改进的基因编辑技术出现，以提高其编辑效率，降低脱靶效应，使用更安全。

然而，如何规范基因编辑技术的合理应用，如何促进基因编辑技术的临床转化，是值得探讨的问题。另外也有许多科研工作者和临床医生关心基因治疗的临床进展。为此，生物谷将举办2018基因编辑与基因治疗国际研讨会，邀请国内外一线专家, 临床医生深入研讨，推动交流与合作。

主办单位：生物谷

支持单位：深圳细胞治疗技术协会

地点：上海好望角大酒店（肇嘉浜路500号）

时间：2018年3月24号到25号

官网地址：http://meeting.bioon.com/2018GeneEditing

以下是本次研讨会的部分嘉宾的演讲摘要，更多相关资讯可登录会议官网：2018基因编辑与基因治疗国际研讨会

温廷益 研究员

中国科学院微生物研究所

演讲题目：微生物基因编辑技术及在合成生物学中的应用

基因编辑技术一种是对生物体内源基因进行精准改造的工程技术，在基础生物学和生物技术研究中地位重要。利用基因编辑技术实现对生命系统编程、代谢途径的模块化处理、元器件间的组合优化等是目前合成生物学的研究热点。自从1976年 Witkin等人利用紫外诱变改造微生物以来，基因编辑技术经历了40多年的发展，由不可调控的随机突变到依赖筛选标记和重组酶的基因打靶技术，以及近年来迅速成熟起来的反筛系统和CRISPR基因编辑技术。为实现微生物高效无痕地基因编辑，我们也开发出了各种新型的微生物基因编辑技术，包括DNA 甲基化模拟系统（MoDMP）、抗毒素开关调控的毒素反筛系统（TCCRAS）和基于限制性修饰系统的基因编辑技术（RMGE）等。与传统的基因打靶技术相比，新型的基因编辑技术具有更高效、简便的优势，尤其在对大片段基因簇的插入与调控方面，显著提高了我们精确改变细胞基因组的能力。利用基因编辑技术进行代谢途径重构、特殊编程及模块优化，使得合成生物学的应用扩展到了生物医药、天然产物合成、生物燃料生产和合成新物种等多个研究领域。因此，基因编辑技术已成为合成生物学的一把利剑，将给人们的生活带来重大改变，也将继续是科学家们研究和关注的热点。

陈同辛 主任医师、教授

上海儿童医学中心

演讲题目： 我国原发性免疫缺陷病诊治现状

原发性免疫缺陷病（PID）是一类单基因遗传病，共分为九大类，包含300多种疾病。传统上认为PID是罕见病（1/10000），但现在认为并不少见。我国人口基数大，存在着PID病人多，本应该具有临床和基础研究优势，但是实际上我国发现的PID病例数十分有限，此与我国PID登记制度尚未建立，缺乏对我国PID的临床特征认识有关。PID的诊断主要依据免疫表型和基因突变分析，由于现阶段临床与检测机构的脱节，基因测序的分析能力还有待于提高。PID的病因治疗主要包括IVIG的替代治疗、造血干细胞移植、基因治疗。由于认识和经济的原因，我国PID患儿仅有少部分达到了规律和足量地输注IVIG。对于某些重症免疫缺陷病患儿，由于起病早，感染中，造血干细胞移植的成功率并不高。基因治疗在国外已经进入临床试验阶段，部分实施治疗的患儿已经存活多年，但是我国只是处在将起步阶段。造血干细胞移植和基因治疗需要早期发现PID患儿、在未起病前实施才能提高成功率，因此促进我国对重症免疫缺陷病的新生儿筛查具有重要意义。

华益民 教授

苏州大学

演讲题目： 脊髓性肌萎缩症新药Spinraza的研发与现状

2016年12月23日美国FDA批准Spinraza上市，宣告第一个治疗脊髓性肌萎缩症（SMA）药物的诞生，为千千万万的倍受折磨的SMA患者和家庭带来了希望。Spinraza的发明是基于一个多世纪以来世界各地医生、科学家为攻克SMA兢兢业业、努力探索的知识积累，是过去10余年来多个团队利用现代生物学知识和技术合作共赢的结晶。

我于2000年加入Androphy教授实验室开始SMA病理机制的研究。2004年6月加入Krainer教授实验室，开始研发治疗SMA反义寡聚核苷酸（ASO）药物。我们的药物研发合作伙伴是Ionis（旧称IsIs）医药公司，该公司掌握了当时最新的几种核酸化学修饰技术。从2004年到2011年完成了ASO在试管、细胞的大规模筛选和小鼠模型的药效验证，鉴定出极具治疗价值的候选药物ASO10-27（也称ISIS-SMNRx）；ASO由Ionis提供，工作主要在冷泉港实验室完成，期间共发表第一作者的论文4篇，现已被引1500余次。2011年Inois开始Nusinersen（ASO10-27的临床药名）临床试验。随后美国生物技术巨头Biogen参与到I期和II期的临床试验并在临床III期试验时买断Nusinersen的专利权，Biogen重新命名Nusinersen为Spinraza。

从2004年夏天我加入冷泉港实验室开始ASO药物的研发到2016年圣诞前夕Spinraza被批准，历时12年。作为Spinraza的主要研发人，一方面感叹研发新药的艰辛和团队合作互补的重要性，一方面又感叹我们幸运地遇到了一个前所未有的好时代。我们站在前人的肩膀上前进，21世纪作为生物学世纪已经来临，为我们所有生物医药爱好者提供了一个广阔的施展才能的舞台。

更让人可喜的是，2017年在美国奥兰多举行的国际SMA会议，有多个临床报道显示Spinraza具有令人振奋、超出预期的治疗效果，一些经过治疗后的I型婴儿能做出正常婴儿的各种动作。但同时我们也注意到，约1/3的患者对Spinraza没有反应，而且该药的治疗费用相当昂贵。另外，Spinraza还没有在我国上市。因此现在摆在我们面前最急切的任务是：1. 尽快把Spinraza引进到中国，让我国的患者也能用上该药；2. 研发出更多、更好的药，让所有的患者都能得到有效治疗. 3. 降低制药的成本，不要因为治疗而给患者家庭带来沉重的经济负担。

王皓毅 研究员

中国科学院动物研究所

演讲题目：利用基因编辑敲除CAR-T细胞免疫检查点

淋巴细胞是免疫应答中的重要细胞，在肿瘤过继免疫治疗中发挥了重要作用。利用基因改造的嵌合抗原受体T细胞（CAR-T） 在血液瘤的临床研究中体现了很好的效果，成为最具前景的癌症治疗方法之一。但是CAR-T 技术在治疗实体肿瘤方面效果并不理想，其中很重要的原因是实体肿瘤的微环境通过激活免疫检查点对于CAR-T细胞产生了抑制作用。 我们应用CRISPR-Cas9 系统建立了在CAR-T细胞中进行单基因和多基因敲除的技术平台。以靶向间皮素(mesothelin)的CAR-T 细胞杀伤肿瘤细胞系为模型，我们利用基因编辑技术将CAR-T 细胞中的主要免疫检查点PD-1进行敲除，从而降低CAR-T 细胞受到的免疫抑制，在体外实验和动物模型中获得了更好的肿瘤清除效果。

叶海峰研究员

华东师范大学

演讲题目：Synthetic designer cells for biomedical applications

Synthetic biology applies engineering principles to biological systems and has significantly advanced the design of synthetic genetic circuits that can reprogram cell activities to perform novel and improved functions. It is an evolving technology and has the potential to revolutionize the field of biomedical engineering. The tools offered by synthetic biology are powerful enabling technologies for the rational design and engineering of well-controlled mammalian designer cells containing smart diagnostic biosensors that can sense disease related input signals and process the information to produce custom and fine-tuned therapeutic products to reverse disease symptoms. In this talk, I will present several smart designer cells that have been successfully validated in different human cell types and mouse models, with recent examples such as self-adjusting designer cells for correcting insulin resistance, and optogenetically engineered designer cells for diabetes therapy. These designer cells contain complex synthetic biosensors and demonstrate great potential for improving glucose homeostasis. The power of synthetic designer cells may open up new applications and enable new opportunities in biopharmaceutical manufacturing and cell-based therapies. We believe that the progress of the designer cells concept could pave the way for a new era of personalized and digitalized precision medicine and synthetic biology will become a universally accepted tool for clinical medical practice
in the near future.

调控作物休眠的基因终于被科学家找到了。9月24日，《自然—遗传》杂志刊登文章，介绍中科院遗传发育所田志喜课题组、储成才课题组联合美国乔治亚大学Scott A.Jackson教授等团队，在研究不同作物的平行选择过程中发现了能调控种子休眠的基因。

在自然条件下，野生植物种子成熟后都具有休眠特性，使其个体间具有不同的萌发时间。比如甲种子成熟可能10天后萌发，乙种子20天后萌发，丙种子30天后萌发。这样即便甲、乙萌发后遇到天灾，但丙会躲过天灾，总有植株会存活下来。

植物休眠长短不一会给农业生产带来问题，同时种的作物不会同时成熟。我们的祖先把野生植物逐步驯化成了休眠性减弱的农作物。由于休眠性状难以准确鉴定，休眠基因就成为生物学研究的最难问题之一。

今天的农作物都是经过野生植物驯化后的结果。科学家发现，虽然不同作物在驯化过程一般没有任何交叉，但在从野生种到栽培种的驯化过程中，一些性状表现出了趋同现象，比如成熟后都不会自动脱落，茎干都变得直立粗壮，种子休眠性减弱。

通过全基因组关联分析的方法，研究人员首次鉴定得到了控制大豆种皮成为绿色的G基因，发现G基因在大豆的驯化过程中受到强烈的选择，它还参与了对大豆种子休眠的调控。进一步研究又发现，G及其同源基因不止在大豆驯化中被选择，在水稻和番茄的驯化中也受到选择，而且在大豆、水稻等作物中都参与种子休眠的调控。

这是世界上首次报道的调控种子休眠的G基因在不同科的作物驯化中受到平行选择。该研究不仅增加了人们对植物驯化过程的理解，还具有重要的应用价值。(生物谷Bioon.com）

10月8日，Horticulture Research 在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海植物逆境生物学中心郎曌博研究组题为Genome Editing for Horticultural Crop Improvement 的综述论文。 该文系统总结了不同的基因编辑技术特别是CRISPR系统的优缺点，基因编辑技术在园艺作物上的研究现状，以及基因编辑在园艺作物育种上的应用和挑战。

园艺作物为人类的饮食健康、药用以及审美需求做出了巨大贡献，是农业生产一个重要部分。当代消费者对于园艺产品的产量和质量有了更高的需求。所以，改良园艺作物适应可持续生产要求一直是科学研究的重点。

该论文强调，有价值的遗传变异是作物改良的基础。传统育种中利用的遗传变异主要产生于自然过程或者是物理、化学诱变。这些变异发生概率低，突变位点不可预测，很大程度上限制和延长了育种周期。新兴的基因编辑技术则能够克服这些不足之处，已经在园艺作物研究中展现了巨大的科研与应用价值。目前基因编辑技术研究在园艺作物上主要集中于番茄和土豆，同时被编辑的目的基因主要是参与生长发育、代谢以及对外在环境胁迫的响应等基因。基因编辑的有效性和目的性，无外源DNA的再生遗传材料和遗传改良作物监管法规的开放正在促进园艺作物中的基因编辑的研究与应用。然而，该论文也提出：确定合理的目的性状、阐释性状的功能基因、提高编辑效率和分离无性繁殖作物中基因编辑引入的外源DNA等仍然是面临的挑战。

郎曌博研究组博士后许杰猛为论文的第一作者，郎曌博为论文的通讯作者；同时朱健康研究组华凯也参与了论文撰写。(生物谷Bioon.com）

记者11月3日从中科院昆明动物研究所获悉，该所研究人员新近揭示了在低氧适应和非小细胞肺癌发生发展中，一种扩增出的蛋白的重要功能和分子调控机理。国际权威期刊《自然·通讯》期刊在线发表了这一最新研究成果。

昆明动物研究所从事肿瘤信号转导研究的陈勇彬学科组，与从事灵长类进化遗传与发育研究的吴东东学科组合作，利用进化生物学的方法，从包括狗、马、牛、羊等在内的藏族哺乳动物的大规模种群基因组和转录组数据中，筛选到一系列低氧适应的关键新分子，并发现许多已报道的肿瘤明星基因在高原家养哺乳动物中受到正选择。此外，他们还发现，在西藏等高海拔地区，肺癌、结直肠癌、肝癌和乳腺癌等各种人类癌症的年龄标准化死亡率均显着低于其他省份，这也意味着低氧适应新基因在低氧实体瘤中具有潜在重要功能。

陈勇彬学科组石玉林博士介绍，他们发现YTHDF1作为m6A修饰后的RNA结合蛋白家族成员之一，在高原家养哺乳动物中低表达，而在正常肺上皮细胞中抑制其表达可以抵抗低氧诱导的细胞凋亡。经深入研究发现，YTHDF1在非小细胞肺癌肿瘤组织和细胞系中均高表达，并在常氧条件下通过加速数个细胞周期蛋白的表达，来促进肿瘤细胞的增殖；而在铂类药物为主的化疗压力环境下，却由于YTHDF1高表达，让肿瘤患者对化疗更敏感，且总生存时间更长。

这项研究表明，利用极端环境生存的非模式动物基因组，通过进化生物学方法筛选低氧适应的相关基因，可为低氧实体瘤新生物标志物的挖掘提供新的研究方法，这也预示着交叉学科在未来医学生物学研究领域具有重要的应用前景。此项研究不仅为适应性进化提供了新见解，还为寻找癌症的治疗靶标提供了方向。他们还提倡用进化方法和概念要求，以便从不同角度了解癌症的进展及其特征。(生物谷Bioon.com）

2017年，Kymriah与Yescarta的获批上市宣告了CAR-T疗法时代的到来，也让我们看到了基因编辑与细胞疗法的无限潜力。昨日，一篇发表在《自然》期刊上的研究，则有望进一步加快细胞疗法的研发进程。业内诸多专家们表示，这可能会给细胞疗法领域带来重大变革。

病毒载体的应用和瓶颈

目前上市的两款CAR-T疗法，其使用的基因编辑技术均依赖于病毒载体。这是对病毒的一次成功改造——很久以前我们就知道，病毒的遗传物质能穿透细胞膜，进入到细胞内，引起感染。这个特性引起了科学家们的兴趣。在1970年代，“生物黑客”们移除了病毒中的致病部分，将它们改造成了递送遗传物质的工具。“病毒载体”一词也由此诞生。如今，这些病毒在基因疗法和细胞疗法中得到了广泛的应用。

尽管基于病毒载体的先进疗法在研发上取得了诸多突破和进展，也让我们看到了创新基因疗法和细胞疗法井喷的希望，但病毒载体本身却有着成本高、周期长的瓶颈。此外，单靠病毒载体也无法将基因精准地插入到所需的位置，能带来潜在风险——它们可能会影响到健康基因的表达，或是导致插入基因被异常调节，出现失控。这些风险都是高悬于病毒载体头上的达克摩利斯之剑，使我们在基因疗法和细胞疗法的研发上不得不慎之又慎。

“人们花了30年的时间，想要把基因转入到T细胞中。”该研究的第一作者，正在攻读MD/PhD学位的Theo Roth说道。他指出，为了开发用于T细胞编辑的病毒载体，即便有6-7名科学家辛勤工作，也要花上约数月，甚至是一年来进行开发。如果能找到一种不使用病毒载体，但依然能对细胞进行有效编辑的方法，无疑将极大地加速先进疗法的开发。这对整个领域而言，可能带来革命性的变化。

而本篇《自然》上公布的方法看起来简单得不可思议：谁也没有想到，几十年前就在微生物研究中大放异彩的电穿孔技术（electroporation），竟能在细胞疗法的开发上焕发光彩。

“海格力斯的试炼”

许多看似简单的成果背后，往往有着常人难以想象的枯燥工作，这项研究也不例外。尽管在几十年前，我们就在微生物中尝试了电穿孔方法来引入外源DNA，但这种方法先前尚未在细胞疗法里得到广泛应用，不是没有原因的。

在电穿孔技术中，研究人员们会给细胞施加一个电场，瞬间增加细胞膜的通透性，让双链DNA进入细胞。但在T细胞内，一旦引入较长的双链DNA片段，竟会导致这些细胞的死亡。在经过大量的尝试后，许多科学家们都放弃了这个挑战。他们认为，较长的双链DNA会对T细胞产生毒性。相比之下，引入单链寡核苷酸则更具可行性。

但Theo则不信这个邪。从之前的一些研究结果中，他敏锐地观察到，如果在电穿孔技术中同时应用CRISPR-Cas9系统与双链DNA模板，就有望能减少双链DNA相关的细胞毒性。这给他的研究带来了突破口，也带来了更多的问题：CRISPR和DNA的最佳比例是多少？DNA的质量需要多高？这些T细胞需要特殊培养吗？电穿孔所使用的电流强度是多少？只有各个条件都得到了优化，我们才能有效地使用这种简便的方法，去改造T细胞。

除了挨个尝试之外，Theo没有其他选择。

该研究的负责人Alexander Marson教授认为，Theo的坚守对成功至关重要。尽管主流学界都相信T细胞只能耐受小片段的DNA，都相信病毒载体不可或缺，但Theo不惧权威，“展现出了海格力斯般的努力，测试了数千种不同的条件”。

成功建立在数千次失败之上。经过近一年的反复尝试，Theo终于总结出了一套行之有效的方法，并成功证明这套不使用病毒载体的系统，能成功对基因组进行高效编辑。在概念验证性的实验中，这支团队成功让绿色荧光蛋白按照需求，在细胞核、细胞膜、细胞骨架、以及细胞器中特异表达。

更令人印象深刻的是，这套系统能将原来需要花费数月甚至数年的工作，缩短到仅仅几周！

临床应用的曙光

为了进一步验证这套系统的潜力，研究人员们又做了两个实验。在第一个实验中，他们从罹患罕见自身免疫疾病的患者中取得了T细胞。基因组测序结果表明，这些T细胞的IL2RA基因带有突变，让它无法行使正常功能。因此，患者体内的调节性T细胞会出现发育异常，无法有效地控制免疫系统，从而让它对自身展开攻击。

利用他们开发的新型技术，这群科学家们快速地修复了T细胞中的IL2RA基因缺陷，重塑关键的细胞通路。出于安全性上的考虑，研究人员们没有将经改造的细胞输注回患者体内。但类似于CAR-T疗法，未来，我们有望在体外修正患者的T细胞，并在扩增之后，重新输注给患者，治疗他们的自身免疫疾病。

在第二项研究中，科学家们则把目光投向了癌症的治疗。他们从健康人体内获取了T细胞，并更换了它们的T细胞受体，使这些细胞能特异性地攻击某种人类的黑色素瘤细胞。在培养皿中，这些T细胞能有效地靶向黑色素瘤细胞，而不会识别其他类型的细胞，表明了其特异性。而在小鼠的肿瘤模型里，这些具有全新受体的T细胞也同样能聚集在肿瘤位点，展现出抗癌的活性。

“这是一种快速、灵活的方法，能对T细胞进行改造、增强、以及重编程，使我们能赋予这些细胞各种特异性，用来摧毁肿瘤，识别感染，或是减少它们的免疫反应，治疗自身免疫疾病，” Marson教授补充道：“现在，我们参与到了所有的前沿领域中。”

这项成本更低，且能在短短数周内完成自定义T细胞改造的方法，得到了许多业内专家的看好。如果它能在细胞疗法的开发上得到更多应用，无疑将有潜力改变当下的研发格局。近期，美国FDA出台了一系列针对基因疗法和细胞疗法的政策，鼓励这些先进疗法的研发。我们期待在这个激励创新的大环境下，更多突破性的技术能得到转化，为全球患者带来更多有效疗法。(生物谷Bioon.com）

9月5日，专注于皮肤和结缔组织疾病细胞疗法开发的生物公司Fibrocell Science公布称，美国FDA已授予公司临床开发阶段候选药物FCX-013用于中重度局限性硬皮病治疗的快速通道认定。

中重度局限性硬皮病属于一种慢性自身免疫性皮肤病，表现为过度产生细胞外基质，特别是胶原蛋白，导致皮肤和结缔组织增厚。局限性硬皮病包括几种亚型，可根据病变的深度和类型进行分类。其中重度类型包括任何影响功能或产生不适、紧张和疼痛症状的亚型疾病。目前局部硬皮病的治疗方法包括全身或局部皮质类固醇(以炎症为治疗目标)、UVA光疗和物理治疗。解决皮肤和结缔组织胶原过度积聚的治疗方案很少。美国大约有9万例中度到重度局限性硬皮病患者。

此前，美国FDA已授予FCX-013用于治疗局限性硬皮病孤儿药物称号，并授予该药物用于治疗中至重度局限性硬皮病儿科罕见病资格认定。Fibrocell首席执行官John Maslowski表示：“获得快速通道认定是推进FCX-013临床开发的一个重要里程碑，很高兴FDA将这一称号授予FCX-013。我们相信FCX-013有可能成为治疗局限性硬皮病皮损部位皮肤和软组织过度胶原积聚的第一种基因疗法，该疗法可缓解这种疾病引起的严重疼痛和功能残疾。”

此外，Fibrocell还在开发用于治疗隐性营养不良性大疱性表皮松解症(RDEB)的疗法FCX-007，目前正在1/2期临床试验的2期阶段进行评估。FCX-007和FCX-013均为Fibrocell与Precigen（合成生物制品公司Intrexon Corporation的全资子公司）合作开发的疗法。

FCX-013是Fibrocell公司临床阶段基因疗法候选产品，拟用于治疗中、重度局限性硬皮病。该疗法是一种使用慢病毒及基质金属蛋白酶1(MMP-1)进行基因修饰的自体成纤维细胞，基质金属蛋白酶1是一种负责分解胶原的蛋白。FCX-013采用了Precigen公司的专利化RheoSwitch Therapeutic System（这是一种由口服化合物Veledimex激活的生物开关），用于控制局部硬皮病皮损部位的蛋白表达。FCX-013被设计用于在纤维病变部位皮下注射，转基因成纤维细胞会产生MMP-1来分解过多的胶原堆积。Fibrocell已计划在美国宾夕法尼亚州Exton的cGMP细胞制造工厂生产FCX-013。(生物谷Bioon.com）

2018年1月7日/基因宝jiyinbao.com/—在一项新的研究中，来自美国加州大学洛杉矶分校的研究人员发现一种利用一组由微阵列产生的寡核苷酸合成多个基因的方法。相关研究结果于2018年1月4日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Multiplexed gene synthesis in emulsions for exploring protein functional landscapes”。在这篇论文中，他们描述他们的被称作DropSynth的方法，它的工作原理及其缺点。

合成基因已经变得如此流行以至于如今有公司为了生存而开展基因合成业务，但它的费用仍然昂贵—当前的方法需要在每次产生小段DNA链之后将它们连接在一起。在这项新的研究中，这些研究人员开发出一锅合成法（one-pot approach）来合成基因，这可能会降低基因合成的成本。

当前，基因合成是通过使用产生DNA寡核苷酸的微阵列而开展的，随后必须将它们连接在一起。在这项新的研究中，这些研究人员在开始时也使用微阵列，不过他们给这些由微阵列产生的DNA寡核苷酸添加一段他们称之为“条形码（barcode）”的识别序列。接着，他们加入携带着互补性条形码的微珠，这些微珠能够从一组含有不同类型的DNA寡核苷酸中捕获与互补性条形码相匹配的DNA寡核苷酸。结果就是获得一堆微珠，每个微珠含有一小群匹配的相同类型的DNA寡核苷酸。他们随后利用旋涡混合器处理30秒，将这些DNA寡核苷酸和油混合在一起，从而将每个微珠（和它含有的一小群DNA寡核苷酸）包裹在乳滴（mulsion droplet）中。在此之后，酶诱导单个乳滴中的所有DNA寡核苷酸通过一种被称作聚合酶循环组装（polymerase cycling assembly）的过程连接在一起，从而合成出所需的基因序列。这些基因序列随后从乳液中提取出以备使用。

这些研究人员指出这个基因合成方法要优于常规的方法，这是因为它产生一个基因库（gene pool）的成本与产生一个寡核苷酸库（oligonucleotide pool）的成本基本相同，即便有所增加，也不会增加很多。不幸的是，它有一个很大的缺点。他们指出，这种方法是“杂乱的”，这是因为它仅有大约5%的效率—几乎不足以用于制造过程。一个更加积极的方面是这种方法可能被用来以更低的成本构建用于各种用途的大型基因文库。它也可能用于研究工作，特别是那些涉及蛋白设计的研究工作。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Calin Plesa, Angus M. Sidore, Nathan B. Lubock et al. Multiplexed gene synthesis in emulsions for exploring protein functional landscapes. Science, Published online: 04 Jan 2018, doi:10.1126/science.aao5167

今日，业内传来重磅新闻：由知名华人学者张锋教授和David Liu教授等人共同创立的Beam Therapeutics正式启航，将以革命性的基因编辑技术开发精准的遗传疗法。值得一提的是，这家新锐也是首个利用CRISPR单碱基编辑技术开发全新疗法的公司。

华人学者强强联手带来突破性基因疗法

这家新锐的核心技术来自张锋教授与David Liu教授两人的科研突破，能精准地对DNA或RNA上的单个碱基进行编辑。我们知道无论是DNA还是RNA，其关键遗传信息均由碱基的序列所构成。如果这些信息出现了偏差，就会导致细胞功能受损，引发疾病。

Beam Therapeutics指出，其单碱基编辑技术是CRISPR基因编辑工具的全新应用。这项技术有两个关键组成部分，其一是能特异性靶向基因组中任意位点的CRISPR酶。我们可以通过使用不同的酶，来靶向DNA或RNA。第二个关键是一类能修改碱基的酶。与经典的CRISPR基因编辑技术不同，这种酶主要涉及对碱基的化学修饰，不会切开DNA或RNA，理论上安全性也更高。

许多人指出，Beam Therapeutics的这项突破性技术有着极高的灵活性。首先，通过靶向DNA，它有望一次使用就永久地修正特定组织里的基因错误。而靶向RNA则能在短期内调整蛋白质的功能。也就是说，研究人员可以自主选择作用的时长；其次，其CRISPR酶和碱基修饰酶都已模块化，研究人员可以根据需求，对其进行自由组合。

正如这家新锐在官网上所言：“利用这项技术，我们能精准地修复一系列导致疾病的点突变，（在基因组里）写入有利于预防疾病的遗传变异，或是调节致病基因的表达。”如果这一技术能成功转化，将潜力无限。

近亿美元A轮融资助力成果转化

Beam Therapeutics也在今日宣布完成了高达8700万美元的A轮融资，在资本的助力下推动科研成果转化。本轮融资由知名风投机构F-Prime Capital Partners与ARCH Venture Partners共同领投。

“Beam的共同创立者将推进这一令人激动，而又有足够差异化的基因组编辑手段。” F-Prime Capital Partners的总裁兼管理合伙人Stephen Knight博士说道。

“有着下一代基因编辑技术、世界级的管理团队、以及丰厚资源的Beam相当独特，不仅有望改变我们对疾病的治疗方式，还有望改变对疾病的预防手段。” ARCH Venture Partners的管理合伙人和共同创始人Robert Nelsen先生说道。

万事俱备之下，Beam将专注于四大领域的发展，它们分别是：

基因矫正：修正致病的突变，引入临床上有益的基因变异，或起到抑制作用的变异

基因调节：编辑基因的调控元件

基因沉默：引入终止密码子，从而关闭基因的翻译

基因重编码：通过编辑密码子，改变蛋白质的氨基酸序列

2017年，我们见证了首款基因疗法的获批，也见证了首个人体内基因编辑临床试验的启动。2018年才过去了不满5个月，就又有一家突破性的基因疗法新锐来到我们面前。当人类开始修改自己的生命源代码，我们知道，一个崭新的时代已经到来了。(生物谷Bioon.com）

2018年1月12日/生物谷BIOON/—根据2018年1月5日发布的一项新的研究，人体自身的免疫系统可能阻止一些基于流行的基因组编辑工具CRISPR-Cas9开发基因疗法的努力。

CRISPR-Cas9有朝一日可能用于人体中校正致病性突变的希望是巨大的。但是，这项发表在预印本服务器bioRxiv上但迄今为止尚未得到同行评审的新研究针对这种方法是否会取得成功提出了质疑。

Nature期刊探究了这些发现对这种流行的基因组编辑系统以及对希望利用它治疗遗传疾病的学者和公司意味着什么。

CRISPR-Cas9如何工作？

CRISPR-Cas9是一种广泛存在于微生物中的原始免疫系统。该系统依赖于一种被称作Cas9的酶，这种酶切割由特定RNA链（即向导RNA）的序列确定的位点。研究人员能够改变这种“向导RNA”的序列，将Cas9引导到特定的DNA片段上，从而提高这种系统可能被用来校正某些导致疾病的基因突变的可能性。

但是Cas9等外源蛋白也能够引发持久的免疫反应。而分子生物学家最为珍视的两种Cas9酶版本来源于人体内常见的细菌，这会增加一些人已对对这些蛋白产生免疫反应的几率。

这项研究发现什么？

由美国斯坦福大学儿科血液学家Matthew Porteus和Kenneth Weinberg领导的一个研究团队分析了22名婴儿和12名健康成年人的血液样品以便确定这些人是否对这两种最常用的Cas9酶版本产生免疫反应。

他们发现79％的研究参与者对来自金黄色葡萄球菌（Staphlococcus aureus）的Cas9酶（即SaCas9）产生抗体， 65％的研究参与者对来自酿脓链球菌（Streptococcus pyogenes）的Cas9酶（SpCas9）产生抗体。

在一项相关的实验中，在13名成人参与者中，有46％的人产生靶向SaCas9的T细胞（一种免疫细胞），但是在这13人中，并没有发现靶向SpCas9的T细胞反应，不过这些研究人员承认他们的测试方法可能没有足够的灵敏度来检测它们。

为什么这很重要？

人体的免疫反应能够破坏基因疗法，并且对接受治疗的人产生成健康风险。在血液中的Cas9酶有机会发生作用之前，抗Cas9抗体能够与它结合。靶向Cas9的T细胞可能破坏表达这种蛋白的细胞，清除“校正的”细胞，并且潜在地触发对人体自身组织发起的危险的广泛攻击。

这些发现令人吃惊吗？

基因治疗研究人员熟悉免疫反应所带来的威胁，而且在允许患者接受治疗之前，有时需要筛选这些患者是否对基因治疗成分作出潜在的免疫反应。

因此，测试这些免疫反应很可能是任何一项开发CRISPR-Cas9疗法的工作的一部分，特别是如果这些开发者计划向美国食品药物管理局（FDA）和其他监管机构申请批准销售他们的疗法。

高级副总裁Thomas Barnes说，一家这样的公司，即位于马萨诸塞州剑桥市的Intellia 治疗公司（Intellia Therapeutics），正在啮齿类动物和非人类灵长类动物中评估对它的候选疗法作出的免疫反应。

即便如此，免疫反应带来的问题在大众媒体和科学文献中也很少受到关注。Porteus说，他一直在跟有兴趣开发基于CRISPR-Cas9的疗法的研究人员提出这个问题。他说，“但是似乎没有人关注这一点。”

Porteus有兴趣开发治疗镰状细胞贫血症的方法：从一名患者身上移除造血细胞，使用CRISPR-Cas9对它们进行校正，随后将这些细胞注射回这名患者体内。鉴于接触Cas9是在体外发生的，因此这种方法不可能受到抗Cas9免疫反应的威胁。

但是Porteus担心在其他试验中，这可能会发生什么。他说：“如果对一名患者给予Cas9治疗，并且导致毒性的炎症反应，那么这对基因组编辑领域来说会是一个真正的挫折。我们希望这项研究将促使人们仔细思考如何确保这种情形不会发生。”

这是CRISPR-Cas9基因疗法的终点吗？

考虑到对这种方法的巨大兴趣以及大量的替代酶可供选择，这是不太可能的。Porteus说，“另一个潜在的解决方案是开发一种来自不会在人体定植或者不会感染人体的细菌的Cas9系统。 我认为这项研究将会促使人们开展这类研究。”

他指出，研究人员也可能能够对实验室中的Cas9酶加以调整，以便设计出能够逃避预先存在的免疫反应的Cas9形式。

CRISPR-Cas9在临床试验中的首次应用可能会重点放在与Porteus正在研究的那些方法一样的方法：对从人体中移除的细胞进行处理，而这不太可能激活免疫反应。

Barnes指出，重点关注SpCas9的Intellia治疗公司正在开发将在短时间内产生Cas9蛋白的疗法，并且这些疗法仅在细胞中发挥作用，这就会潜在限制产生免疫干扰的几率，即便在体内对细胞的基因组进行编辑，也是如此。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Heidi Ledford. How the immune system could stymie some CRISPR gene therapies. Nature, 08 JANUARY 2018.

Carsten Trevor Charlesworth, Priyanka S Deshpande, Daniel P Dever et al. Identification of Pre-Existing Adaptive Immunity to Cas9 Proteins in Humans. bioRxiv, doi:10.1101/243345