2020年4月17日，“STAT”網(wǎng)站發(fā)布了一篇新聞報道，該報道指出科學(xué)家正在測試將CRISPR技術(shù)應(yīng)用于新冠肺炎的快速檢測。

　　CRISPR技術(shù)是一種高效、快速、簡便、廉價的細胞敲除基因技術(shù)，這一技術(shù)起源于原核生物免疫系統(tǒng)（最初用于抵抗外源遺傳物質(zhì)的入侵）。CRISPR技術(shù)是迄今為止為數(shù)不多的可用于靶向基因組編輯的三項技術(shù)之一，另外兩項技術(shù)是ZFN（鋅指核酸酶）和TALEN（轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)核酸酶)。

　　在CRISPR技術(shù)進一步發(fā)展為CRISPR-Cas9技術(shù)之后，CRISPR技術(shù)就具有了獨特的優(yōu)勢，它幾乎可以在任何生物體和細胞類型中進行雙鏈斷裂，使靶向基因組的編輯技術(shù)簡化、高效化，從而促進了基因組編輯技術(shù)的成熟。此外，CRISPR-Cas9在基因敲除、內(nèi)源性基因表達調(diào)控、染色點活細胞標(biāo)記、單鏈RNA編輯和高通量基因篩選等方面得到了有效的應(yīng)用。CRISPR-Cas9技術(shù)的實施讓可用于研究基因功能的實驗?zāi)Ｐ偷臄?shù)量大大提升，從而使基于CRISPR技術(shù)的疾病造模順利推進。

　　實質(zhì)上，CRISPR-Cas9是在CRISPR技術(shù)之上的修改，這一修改使其成為一個通用的、適應(yīng)性強、并針對特定基因組的編輯工具。這個改良版的CRISPR技術(shù)利用gRNA引導(dǎo)的Cas蛋白來切割目標(biāo)DNA序列，這使得CRISPR-Cas9憑借著成本低廉，操作方便，效率高等優(yōu)點而風(fēng)靡全球的實驗室，成為了生物科研的有力幫手。

　　如前文所述，CRISPR技術(shù)是生物科研的有利幫手，在諸多領(lǐng)域都有涉獵。現(xiàn)如今，無論是在疾病發(fā)展、預(yù)防還是臨床上，基因編輯都已成為一種可行手段。

　　生物體內(nèi)存在一種內(nèi)在機制來修復(fù)引入到其遺傳物質(zhì)中的損傷。其中一些基因損傷［如DNA雙鏈斷裂(DSBs)］可能是致命的。未修復(fù)的DSBs會導(dǎo)致染色體異常和細胞死亡。在哺乳動物細胞中，幾種DSBs修復(fù)機制已經(jīng)進化到可以應(yīng)對這些致命的DNA損傷。兩種DSBs修復(fù)途徑被廣泛認為是哺乳動物細胞中的關(guān)鍵DNA修復(fù)機制:非同源末端連接(NHEJ)和同源定向修復(fù)(HDR)。越來越多的實驗證明，微同源介導(dǎo)的末端連接(MMEJ)和單鏈退火(SSA)是哺乳動物細胞常用的兩種DNA修復(fù)機制。

　　與ZFN和TALEN不同的是，CRISPR基因編輯技術(shù)是基于RNA-to-DNA編碼進行定位的?；贑RISPR技術(shù)的CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)克服了以往基因編輯技術(shù)的幾乎所有缺點。因此，唯一的Cas蛋白［以化膿性鏈球菌Cas9蛋白(SpCas9)應(yīng)用最廣泛］，幾乎可以用于所有細胞和生物體的基因編輯?，F(xiàn)在設(shè)計和生成一種新的CRISPR靶向點位很簡單，只需改變一個小RNA分子（gRNA或sgRNA）中的向?qū)蛄屑纯伞?/p>

　　在CRISPR-Cas9技術(shù)中，gRNA作為一種嵌合RNA(crRNA)與SpCas9相互作用，通過crRNA的向?qū)蛄信c靶位點之間的堿基對（Watson-Crick）引導(dǎo)Cas9到達靶點。由于引導(dǎo)序列或間隔序列與靶點(原位點)相同，細菌Cas蛋白進化出了一個非常智慧的系統(tǒng)來區(qū)分自序列和非自序列，這就是PAM（polyacrylamide）依賴的DNA裂解系統(tǒng)。一旦上述條件被滿足，Cas9蛋白的內(nèi)切酶活性被激活，待修復(fù)的DSBs被引入目標(biāo)位點。這些DSBs被內(nèi)源性的DNA修復(fù)機制修復(fù)，導(dǎo)致DNA改變，例如DSBs位點的小缺口被位點修補。這些位點就像是CRISPR技術(shù)在DNA上留下的腳印。

　　在臨床科研方面，利用CRISPR基因編輯技術(shù)構(gòu)建動物疾病模型，通過對動物模型進行病理研究，可以更好地了解重大疾病的機理，在藥物研發(fā)和臨床治療中都扮演著重要角色。CRISPR技術(shù)的誕生使動物疾病模型的構(gòu)建得到了更好的技術(shù)支持。有研究者通過CRISPR技術(shù)延伸出一種可在小鼠胚胎中實現(xiàn)效率更高的、甚至可以同時敲除多個基因的方法，使得在受精卵中同時引入基因、修飾基因等成為可能。

　　除了小鼠外，該技術(shù)也同樣應(yīng)用于其他哺乳類動物中，例如，利用以CRISPR-Cas9技術(shù)為首的基因編輯技術(shù)構(gòu)建人豬嵌合體等，從而為糖尿病患者提供胰腺移植的來源。其中，PDX1作為胰腺發(fā)育中的重要調(diào)節(jié)基因之一，在促使胰腺發(fā)育成熟和保證其功能完整中都占有了重要的地位，為基因敲除提供了更多的可行性選擇。該技術(shù)還可應(yīng)用于靈長類動物中的研究，對人類未來醫(yī)學(xué)發(fā)展同樣有著不可忽視的重大意義。

　　CRISPR-Cas9技術(shù)在抗生素耐藥性方面也有“用武之地”。由于臨床抗生素的不規(guī)范使用以及病原體的不斷進化導(dǎo)致的抗生素耐藥性的問題備受關(guān)注。細菌種群不斷發(fā)生突變，以防御現(xiàn)有抗生素的殺傷作用，目前已經(jīng)進化出了一些超級細菌。更糟糕的是，這類病原體幾乎對所有的抗生素都不敏感，往往是致死性院內(nèi)感染的大面積爆發(fā)元兇。

　　針對這一棘手的問題，CRISPR-Cas9技術(shù)堪稱“希望之光”。在最新的研究中，該技術(shù)可通過噬菌體傳遞針對耐藥細菌的基因靶點作為靶向耐藥候選體，使耐藥細菌對抗生素不再耐藥，同時也不會對人體造成傷害。以此類推，針對病毒感染序列的特異性抗病毒藥物也在研發(fā)中，這類藥物研發(fā)的靶點將落腳在修飾參與宿主-病毒相互作用的基因之上。

　　此外，在基因治療方面，CRISPR技術(shù)主要用于修復(fù)突變基因、敲除致病基因和誘導(dǎo)多功能干細胞等。在一些對基因治療敏感的疾?。喝鐔位蜻z傳病、眼科疾病、艾滋病及腫瘤等，可采用CRISPR技術(shù)導(dǎo)入正?；蚧蚓庉嬓迯?fù)缺陷基因等手段進行疾病的治療。除此之外，在治療人類的鐮刀形貧血癥方面，可以將病人的皮膚細胞誘導(dǎo)成IPS細胞（誘導(dǎo)多能干細胞），再利用CRISPR-Cas9技術(shù)介導(dǎo)同源重組來修復(fù)發(fā)生突變的血紅蛋白基因，再將修復(fù)的IPS細胞定向誘導(dǎo)分化為造血干細胞移植到病人體內(nèi)。Nature等著名雜志曾先后報道使用CRISPR技術(shù)在根除HIV病毒、誘導(dǎo)宮頸癌細胞自我凋亡、構(gòu)建癌癥模型等臨床科研成果。

　　針對該項進展杜蘭大學(xué)(Tulane University)的病毒學(xué)教授Robert Garry評論道：“現(xiàn)有的冠狀病毒檢測存在的問題已經(jīng)引起了臨床醫(yī)生的注意，他們發(fā)現(xiàn)有一部分感染了COVID-19的病人核酸檢測結(jié)果為陰性。”盡管Garry沒有參與這項研究。但是，他補充提出：“CRISPR技術(shù)在新冠病毒檢測方面有潛力，但就該項測試的準(zhǔn)確性而言有點夸大其詞了?！?/p>

　　面對幾十年來從未有過的嚴(yán)峻形勢，新冠肺炎在全球范圍內(nèi)的傳播是人類共同面臨的一場挑戰(zhàn)，能否打贏這場疫情攻堅戰(zhàn)，背后代表的是全人類的健康事業(yè)。我們應(yīng)該對不斷有新的技術(shù)、新的療法、新的藥物可用于新冠肺炎診斷及治療而感到歡欣鼓舞，也應(yīng)理解任何一種技術(shù)和科研成果在真正服務(wù)于人類健康事業(yè)之前，都必須經(jīng)過嚴(yán)謹、客觀且科學(xué)的臨床試驗考量，唯其如此才能真正做到為人類健康以及生活質(zhì)量的提高造福。開云網(wǎng)站 開云網(wǎng)址