华中农大CRISPR疗法综述刊登国际期刊

　　

生物通报道：近期，来自华中农业大学、中科院武汉病毒研究所、巴基斯坦医学科学研究所以及华中科技大学同济医学院的研究人员，在国际著名学术期刊《Oncotarget》发表题为“CRISPR/Cas9 therapeutics: a cure for cancer and other genetic diseases”的综述文章。这项研究的通讯作者是华中农业大学动物科学技术学院、动物医学院的张淑君教授。

近年来，可用的癌症治疗方法已经发展到改善病人的预后。化疗、放疗和手术被结合起来使用，以减少癌细胞复发，并使寿命最多增加了五年。然而，有害的副作用和毒性提高了死亡率，同时也大大降低了患者生活的质量。对癌症生物学的理解，对于新型抗癌疗法的开发是至关重要的。目前测序技术的进步，可帮助我们以更低的成本、更有效地探索癌症基因组。癌症的特点是DNA和RNA变化，包括突变、基因复制和信使RNA的变化。利用基因组和转录组的综合方法，可以揭开个人基因组的完整面目。这种方法也被用于临床，以做出关于病人治疗的关键决定。相关阅读：比对6种转录组 中国学者发现遗传奥秘。

癌症以多种复杂的形式存在，很难预防和/或治疗。最重要的是，应该研究病因、发病机理、预后及其表型，以开发新的疗法和改善现有的治疗方法。突变是癌症的主要原因之一。迄今为止已经报道了大约140个具有有害突变的基因。这进一步加剧了开发有效疗法的难度。癌症发展中的多个步骤，为治疗策略提供了充足的时间，对抗它们的出现。癌症开始于DNA突变，但是几个影响因素源于个人的表观基因组，这需要维持体内平衡的新方法。最近测序技术的进步，已经帮助科学家对各种各样的癌症肿瘤进行了测序，从而为癌症预防和治疗提供了新的见解。相关阅读：基因组测序助力肿瘤精密治疗。

人类基因组是由两个单倍体组（23条染色体）组成，每个都包含大约六十亿个核苷酸。大约20000个基因存在于每组染色体中。这些基因被转录成信使RNA(mRNA)、核糖体RNA(rRNA)和转移RNA(tRNA)，构成了整个转录组。其他种类的RNA称为非编码RNA(ncRNAs)，包括不编码蛋白质、但可以激活或抑制基因表达的micro-RNAs(miRNA)。据报道，miRNAs可刺激几个基因，并进化为几种疾病治疗策略的重要参与因子。在2003年完成的人类基因组计划，为基于测序技术的精密医学奠定了基础，并继续前进到RNAi、ZFNs和TALENs，现在出现了一个独特的CRISPR / Cas9基因组编辑工具。目前，对于基因功能和基因突变的理解——都归功于组学，可促使我们开发各种分子工具，来诊断各种遗传疾病的风险因素，包括糖尿病、阿尔茨海默氏症,亨廷顿氏病、杜氏肌肉营养不良症、先天失明和风湿性关节炎。CRISPR/Cas9技术目前被证明可纠正这些疾病的致病突变，并可能被开发成一种有前途的治疗方法，从遗传学水平来保护具有风险的患者。相关阅读：深挖CRISPR的治疗潜力。

之前，已有研究介绍了几种癌症疗法，但不能持续很长的时间。失败的主要原因包括，自身抵抗力的发展和有害的副作用。以前的ZFNs和TALENs被用来治疗癌症，但是它们的效率受到限制，因为它们无法有效靶定致癌作用中发生的表观遗传变化。最近，一种更通用的基因组编辑技术CRISPRs/Cas9对于可靠的长期癌症治疗，显示出巨大潜力。CRISPR/Cas9是细菌和古菌中的一种适应性免疫系统，细菌通过DNA序列捕获进化出这个系统。细菌和古生菌的这种自然适应性免疫力，可以被重新设计来实现所需的基因组编辑，更重要的是可重新改造它，作为一种方法，治疗长期等待的癌症和遗传病。

表观遗传变化可定义癌症发展的环境。组织发育基因如果发生突变，就会刺激癌症的发展。此前，Khan和他的同事们讨论了SUMOylation是致癌过程中的一个表观遗传事件，可能被新型治疗策略利用，来治疗癌症。

这篇综述试图探索CRISPR / Cas9系统在癌症和遗传性疾病疗法中的适用性。此外，有研究探讨了一些基因突变和CRISPR / Cas9系统的适用性，以提供给研究人员专注于实验室研究到临床的转化。

在综述中，研究人员回顾了CRISPR/Cas9作为一种治疗选择的最新进展。研究人员还提供了重要的基因突变，在那里CRISPRs可能被重新改造来产生适应性免疫，对抗癌变并编辑致癌的基因突变。同时，这篇综述也讨论了CRISPR技术的挑战，重点是病原体进化出对抗CRISPRs的能力。研究人员梳理了具有不同载体（可有效地将其传递到靶细胞）的CRISPRs功能的最新进展；此外，该综述文章还讨论了类似的技术，包括ZFN和TALENs。此外，该综述回顾了CRISPR疗法在临床应用中的进展；事实上，通过这种治疗之后，病人具有较低的发病率和死亡率，并具有最小的副作用。

（生物通：王英）

注：张淑君，博士，教授、博士生导师。中国畜牧兽医学会动物繁殖学分会常务理事、中国奶牛协会繁殖专业委员会副主任。于1988、1991和2001年分别获得华中农业大学、四川农业大学、四川农业大学和华中农业大学的学士、硕士和博士学位，1991－1998年在武汉市农业科学院，从事动物遗传育种科研工作；2001年至今，在华中农业大学从事动物分子遗传、繁殖生物技术等科研和教学及技术咨询工作；2004.4－2005.10月（一年半）在英国剑桥大学访问和国际合作研究、2007.8－2008.7月（一年）在英国剑桥大学（University of Cambridge）以博士后身份从事国际合作研究。先后主持和承担了6项来自英国(剑桥大学、生物技术与生物科学委员会BBSRC、ICUK基金)等和6项来自中国（科技部和农业部等）资助的国际合作项目、欧盟FP7（第七框架计划 Marie Curie人才项目）、转基因重大专项、国家自然科学基金、国家863计计划、国家成果转化基金、国家支撑项目、教育部留学回国人员启动基金、博士点基金点、省市重点等科研项目50多项，其中主持了37项。

生物通推荐原文摘要：
CRISPR/Cas9 therapeutics: a cure for cancer and other genetic diseases
Abstract: Cancer is caused by a series of alterations in genome and epigenome mostly resulting in activation of oncogenes or inactivation of cancer suppressor genes. Genetic engineering has become pivotal in the treatment of cancer and other genetic diseases, especially the formerly-niche use of clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) associated with Cas9. In defining its superior use, we have followed the recent advances that have been made in producing CRISPR/Cas9 as a therapy of choice. We also provide important genetic mutations where CRISPRs can be repurposed to create adaptive immunity to fight carcinomas and edit genetic mutations causing it. Meanwhile, challenges to CRISPR technology are also discussed with emphasis on ability of pathogens to evolve against CRISPRs. We follow the recent developments on the function of CRISPRs with different carriers which can efficiently deliver it to target cells; furthermore, analogous technologies are also discussed along CRISPRs, including zinc-finger nuclease (ZFN) and transcription activator-like effector nucleases (TALENs). Moreover, progress in clinical applications of CRISPR therapeutics is reviewed; in effect, patients can have lower morbidity and/or mortality from the therapeutic method with least possible side-effects.