南大領(lǐng)銜！國內高校團隊登上美國《科學(xué)進(jìn)展》雜志，發(fā)布基因編輯可控技術(shù)

他們開(kāi)發(fā)出了一種基因編輯技術(shù)工具的新型載體，能夠實(shí)現基因編輯可控。

喜大普奔！

今天，中國科研團隊又一次在世界領(lǐng)域取得了重大科學(xué)進(jìn)展。

這一次，領(lǐng)銜的是南京大學(xué)，同伴還有廈門(mén)大學(xué)及南京工業(yè)大學(xué)。

而他們觸及的領(lǐng)域，則是在去年令很多人“側目”的基因編輯技術(shù)。

具體來(lái)看，在最新新一期美國《科學(xué)進(jìn)展》雜志上，這個(gè)團隊發(fā)布了一篇極為重要的論文，核心就是團隊開(kāi)發(fā)出了一種基因編輯技術(shù)工具的新型載體，能夠實(shí)現基因編輯可控，顯著(zhù)提高基因編輯的靶向性，為基因編輯技術(shù)在治療癌癥等重大疾病方面的應用提供新的思路和方法。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，基因編輯這個(gè)領(lǐng)域中，曾經(jīng)被多重制約的環(huán)節，很有可能不再成為“Trouble”。

讓基因編輯可控，跨越脫靶效應的阻礙

基因編輯技術(shù)又稱(chēng)為“基因剪刀”，它是一切基因合成、測序等應用的基礎。該技術(shù)的本質(zhì)是進(jìn)行有目的的基因突變，人類(lèi)利用這項技術(shù)，能夠根據所需切割或者替換掉不利于自身發(fā)展的基因片段。

在這一領(lǐng)域，當前非?；馃岬氖浅杀据^低的CRISPR技術(shù)。據悉，CRISPR基因編輯技術(shù)能夠精準定位并切斷DNA上的基因位點(diǎn)，可以關(guān)閉某個(gè)基因或者引入新的基因片段，以此來(lái)達到治愈疾病的目的。

CRISPR-Cas9體系是CRISPR基因編輯工具當中的一種，作為當前最熱門(mén)的基因編輯工具，在治療癌癥等重大疾病方面有極大的應用前景。然而CRISPR-Cas9體系本身具有脫靶效應，這是一直以來(lái)阻礙該技術(shù)邁向應用的一大難題，也為利用該技術(shù)進(jìn)行精準治療帶來(lái)了挑戰。并且，由于該技術(shù)主要是以病毒為載體，因此還可能會(huì )導致細胞癌化，因此在臨床應用上存在一定的風(fēng)險。

本次來(lái)自中國的科研團隊新開(kāi)發(fā)的方法是采用名為“上轉換納米粒子”的非病毒載體，在上轉換納米粒子和Cas9之間增加了一把近紅外的響應“光鎖”，以此設計出了一種遠程操作的基因編輯技術(shù)。具體來(lái)說(shuō)，該系統利用光敏分子將CRISPR-Cas9體系共價(jià)“鎖”在上轉換納米粒子上，在修飾上一層高分子材料之后，該復合納米粒子能夠被細胞大量?jì)韧?。隨后，在近紅外光照射下，上轉換納米粒子可發(fā)射出紫外光，從而打開(kāi)Cas9蛋白和上轉換納米粒子之間的“鎖”，釋放出蛋白，讓蛋白可以進(jìn)入細胞核，實(shí)現基因剪切。

由于紅外光的強組織穿透性，所以該技術(shù)很有可能在深層組織中實(shí)現CRISPR-Cas9基因編輯的精確調控。

該方法有效性已經(jīng)在小鼠身上得到驗證

目前南京大學(xué)官網(wǎng)上的新聞對這種方法進(jìn)行了詳細說(shuō)明，其中提到，這種遠程操作的基因編輯系統在細胞中和體內皆表現出優(yōu)異的近紅外光響應的基因剪切能力。

當CRISPR-Cas9靶向到一段腫瘤癌基因（PIK-1）后，能夠在紅外光的調控下，對靶點(diǎn)基因實(shí)現敲除，誘發(fā)腫瘤細胞凋亡。

截至目前，該團隊已經(jīng)從基因、蛋白以及細胞等多個(gè)角度針對該體系的有效性進(jìn)行了驗證。官方透露，這一體系在小鼠活體上的近紅外光響應的能力得到了驗證。

該團隊在針對荷瘤小鼠進(jìn)行治療的過(guò)程中發(fā)現，只有近紅外光照射實(shí)驗組的腫瘤得到了有效的抑制，并且通過(guò)20天后取下的腫瘤大小能夠清晰的看到，實(shí)驗組的腫瘤遠遠小于其他組。

總的來(lái)說(shuō)，這項新技術(shù)是通過(guò)外界光照這種無(wú)創(chuàng )的外部手段，能夠顯著(zhù)提高基因編輯的靶向性，實(shí)現目標部位基因編輯，為基因編輯技術(shù)在治療癌癥等重大疾病方面的應用提供了新的思路和方法。

自2015年以來(lái)，基因編輯市場(chǎng)份額開(kāi)始迅猛增長(cháng)，2016年有三家基因工程公司，包括Editas Medicine、CRISPR Therapeutics和Intellia Therapeutics完成了IPO。CRISPR技術(shù)火熱的當下帶動(dòng)起來(lái)的市場(chǎng)增長(cháng)可見(jiàn)一斑。

據中商產(chǎn)業(yè)研究院最新報告，2016至2020年全球精準醫療市場(chǎng)規模將以每年15%的速率增長(cháng)。預計2020年全球精準醫療市場(chǎng)規模將破千億，達到1050億美元，而“基因剪刀”將是撬動(dòng)千億級大市場(chǎng)的一把鑰匙。

根據近年來(lái)的商業(yè)化應用情況可知，目前基因編輯技術(shù)主要用于科研和治療兩大領(lǐng)域，但在產(chǎn)業(yè)鏈下游的應用仍處于臨床試驗或者臨床前研發(fā)階段。具體到我國，相關(guān)企業(yè)則主要集中于試劑盒開(kāi)發(fā)和CRO形式的技術(shù)服務(wù)商，另一方面，關(guān)于基因治療的臨床探索也正在初步展開(kāi)。本次來(lái)自國內科研團隊的研發(fā)成果，也預示著(zhù)我國在基因編輯、基因治療上的探索初步取得了成效。

最后，回到本次科研論文的發(fā)表，據了解該論文南京大學(xué)為第一通訊單位、碩士生潘永春為該論文的第一作者、南京大學(xué)現代工程與應用科學(xué)學(xué)院宋玉君教授為通訊作者，廈門(mén)大學(xué)林友輝副教授和南京工業(yè)大學(xué)王玉珍副研究員為共同通訊作者。

并且，該研究項目得到了國家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金和江蘇省雙創(chuàng )人才等項目的資助。綜合可見(jiàn)，南京作為匯聚國內重要高等教育資源、人才儲備雄厚的城市，在營(yíng)造良好的科研環(huán)境、給予科研支持等方面已經(jīng)走到了前列。

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