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/ i! c5 p. _0 Q* Y; V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。$ K5 t0 k, u9 Y- `
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/ n( _& A2 q8 N* u图1. 2020年诺贝尔化学奖得主
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图片来源:参考资料1. g1 M" x+ Q8 D0 Q' f0 M
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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- s: ?! P- w0 \
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( j' A$ k$ g9 k8 e1 N6 E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。1 @5 u1 l. v# N/ _: t5 S
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+ r" p2 _9 u* e2 e4 ~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。- f c3 K* }" K; i( l: h
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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
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" F' r) x# T! x L( _1 D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。
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8 c4 ], B9 T$ T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。
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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; y2 h- Q D% J J4 J
+ [8 O5 }* b5 ] u. q图片来源:参考文献42 T5 B0 C d* }
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/ S4 \; r- @. A% L. t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。5 C, R3 o) I& [& h/ k2 _
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基因编辑在肿瘤治疗中的应用
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* [0 B5 b8 V P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。
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$ c' y @1 G7 V: P* C; C _图3. CRISPR-Cas9在癌症治疗中的应用潜力. H8 B1 O# o |) T! G+ _
* S9 m# T5 _6 B- n$ e图片来源:参考文献5
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# q5 Y6 U. A2 B N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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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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: R" S1 a0 m: F4 _1 d4 r图片来源:参考文献2
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# j. [* _- ]- y5 l# _. _: P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。, p. ]- a I2 ^3 p$ n! M
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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。
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) h' v/ ^! A+ N+ a, p图5. CRISPR / Cas9作为治疗癌症的工具3 L* ~1 U E! c/ `, ~# V
, K! e5 _* J7 f图片来源:参考文献2
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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。( P( l, e4 W B, C1 ?9 j
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图6. 使用CRISPR / Cas9进行肿瘤治疗的注册临床试验( v8 I. V) J6 V7 I/ `+ C6 K) c
0 Q, Q- ~2 n6 p3 j. V8 u图片来源:参考文献2! Q5 q8 e( ?, _8 h; E. R
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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。
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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。( a6 M! _2 r! J+ Q/ j3 j
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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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