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中国科学家优化基因编辑技术:不靠病毒载体

2019-10-08 16:06:10 来源:南洲川新网 作者:网站编辑 阅读:3519次

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逆转录病毒、腺病毒和腺相关病毒(AAV),这三大类病毒,已经在提供遗传物质的治疗方面进行了广泛的应用。然而,构建病毒载体是一个艰苦而且高成本的过程,并且运用这些病毒载体递送并不能做到万无一失。“CRISPR-Cas9的优势很明显,劣势也明显。它存在脱靶效应,也可能会切断目标之外的其他区域,对正常的区域进行切除时,就会产生很大的损伤。”南京大学现代工程与应用科学学院教授宋玉君说。

精确定位并切断DNA上的基因位点,关闭某个基因或引入新的基因片段,让失去希望的病人重获治愈的可能……CRISPR基因编辑技术,自问世以来就被誉为“上帝的手术刀”。

“无机纳米粒子含有人体非必须的元素,因此可能会产生一些副作用。我们在实验时,对小鼠层面观察时间比较短,少至几周多则几个月,在细胞层面和动物层面还没有发现大的影响。如果能够找到合适、安全、具有相同功能的无机材料,它的前景将会无可限量。”宋玉君对非病毒载体的未来充满信心。

关于非病毒载体的研究有两个方向,一个是有机材料基因递送体系,另一个是无极材料基因递送体系。在有机材料研究领域中,脂质体、聚乙烯亚胺及其衍生物、阳离子多肽、树形分子及其衍生物、壳聚糖及其衍生物、聚氨基酯、环糊精及其衍生物为科学家研究的主要方向。

2016年1月25日,青龙县法院以聚众扰乱社会秩序罪,分别判处陈守延4年、覃佐银3年6个月的有期徒刑,判处高旭、张中宝有期徒刑2年,缓刑3年。宣判后,除高旭外,其他3人均提出上诉。法制网2016年5月11日和6月17日分别以《陕西岚皋县政府跨省法律援助农民工受阻证人出庭被拘》、《记者亲历陕西岚皋县委赴河北青龙县讨薪证人当庭被抓》为题,对该事件进行报道后,引起强烈反响。

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如何把CRISPR-Cas9送到细胞中去?这就需要借助到载体的帮助。

非病毒载体未来无可限量

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目前,无机递送材料的研究还停留在实验室阶段,临床阶段的试验尚未批准,关于它对机体的影响还没有确切的定论。

何朝庭身为党员干部自己吸毒、打架、耍流氓,不觉得丢人,直到被“双开”后,仍不知悔改,迁怒于人。

这十年来,只要有空,我就到处跑,不管什么部门,都去。我还专门买了法律书来看。但一直都没有什么结果,有一年过年,我非常绝望,等孩子们都睡着了,我一个人跪在门口磕头,求老天爷能开开眼。后来想想,那时候实在太傻了。现在女儿已经上大学了,儿子也11岁了。

发表在《科学进展》杂志上的最新科研成果中,来自南京大学、厦门大学和南京工业大学的科研人员开发出一种“基因剪刀”工具的新型非病毒载体,可以通过近红外光控制“修剪”基因的方式,实现体内时间和空间上的基因编辑可控,在癌症等重大疾病治疗方面具有广阔的应用前景。

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宋玉君表示:“红外光具有强大的组织穿透性,这为在人体深层组织中安全、精准地应用基因编辑技术提供了可能。”

来自病毒载体的担忧

病毒载体虽然在临床中广泛使用,但其安全不确定性、高昂的制备及运输费用制约着其在基因工程中的推广前进。因此,非病毒载体越来越引起研究者的注意。

目前,科学家们最普遍使用的“基因剪刀”是一种名为CRISPR-Cas9的外源DNA,它的诞生离不开细菌。病毒为了自身繁衍利用细菌的细胞工具为自己的基因复制服务,细菌在与病毒抗争的过程中,在体内进化出CRISPR系统,能够不露声色地将病毒基因从自己的染色体上切除。科学家们正是利用了这一特性,开发出了这款尖端的“基因剪刀”。

近日,由来自南京大学、厦门大学和南京工业大学的科研人员,开发出一种“基因剪刀”工具的新型载体,可实现基因编辑可控,在癌症等重大疾病治疗方面具有广阔的应用前景。目前,该成果已在新一期美国《科学进展》杂志上发表。

“目前,各种纳米材料的非病毒载体都有科研人员在做,比如可降解的生物高分子材料,它的前景是非常大的。”宋玉君告诉记者。

该技术为非病毒载体在基因工程上的运用打开了另一扇门。一旦未来这项技术能够实现临床,肿瘤尤其是实体瘤就能实现无创治疗,帕金森症、糖尿病等患者也能从这项技术中受益。

相比病毒,这些材料在安全性上有了很大的提升。但是,基因编辑的时间和基因编辑的过程,仍然无法为科学家所控制。

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针对CRISPR-Cas9的脱靶效应,研发团队经过长达一年半的试验,研发出一种名叫“上转换纳米粒子”的非病毒载体,这种纳米粒子可以被细胞大量内吞,通过一种光敏化合物将CRISPR-Cas9锁定在上转换纳米粒子上。

实验的触发装置就在于两种光——近红外光和紫外光。近红外光和紫外光具有特殊的性质,前者可以穿透人体组织到达目标位置,后者则可以实现切断光敏分子。暴露在近红外光下,这些纳米粒子吸收低能近红外辐射并将其转化为可见的紫外光,能够自动打开纳米粒子和Cas9蛋白之间的“锁”,使Cas9蛋白进入细胞核,从而实现对靶点基因精准敲除,诱发肿瘤细胞凋亡。

各类脂质体设计的非病毒脂质纳米粒子易于制备,免疫反应不剧烈,而且有更大的有效荷载,因此已经在临床中被广泛运用,如疫苗和基因药物递送、癌症治疗、肿瘤影像学等都会使用这种递质。以聚乙烯亚胺及其衍生物为载体的递送系统也已经运用在多重疾病的临床试验中,包括卵巢癌、胰腺癌、原发性腹膜恶性肿瘤、多发性骨髓瘤等。而其他的递质材料的研究基本没有进入临床阶段。

所以,实在不行,不妨在实现梦想的地方阖家团圆吧。

根据基因载体来源,我们可以把基因载体分成5大类,分别是质粒载体、噬菌体载体、病毒载体、非病毒载体和微环DNA。其中病毒载体是目前最流行的递送方式,截至2018年6月,临床试验中超过70%的基因药物载体为病毒。将复合物连接到病毒后,病毒侵入靶细胞的细胞核,CRISPR-Cas9这把“基因剪刀”才能发挥出真正的功能。

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新华网北京9月19日电(王忻)近日,国家市场监管总局下发通知,部署各地加强2018年中秋、国庆期间市场价格监管,规范节日市场价格秩序,优化节日市场消费环境,切实保障和改善民生,营造欢乐祥和的节日氛围。

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相比于有机材料,无机材料则更容易人为控制,它的尺寸可调,表面也容易修饰。金纳米粒、碳纳米管、石墨烯、上转换纳米粒等材料均有广泛研究,主流的递送方式包括将负电基因与正电无机纳米粒形成复合物、将基因以响应性共价键形式连接在纳米粒上或者在无机纳米粒表面修饰两亲性高分子,负电荷基因通过静电作用吸附在高分子层中。宋玉君所在团队研发的光操纵基因编辑新技术还是第一次。

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一艘载有16名中国船员的挖沙船21日在马来西亚麻坡附近海域倾覆,目前已造成1人死亡,12人失踪,3人获救。中国驻马大使馆确认,获救3人情况良好。

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马英九表示,以往台湾对大陆农产品贸易长期呈现逆差,而去年顺差已扩大到1亿美元,显示ECFA对于农产品对外贸易极具帮助。

自上世纪60年代揭示遗传密码的秘密之后,人类对基因的改造尝试就从未停止过。用更形象的说法,基因编辑可以理解为,利用“基因剪刀”将DNA链条断开,对目标DNA片段进行改造的过程,无论是增添还是敲除基因,本质上都是从分子水平改变生物的性状。

病毒作为运输载体用于基因工程的安全性还不能完全掌控,因此科学家们提出了几种替代的非病毒递送材料,包括金纳米颗粒、黑磷、金属有机骨架、氧化石墨烯和各种纳米材料。

近5000人的送行队伍,绵延了1公里,把灵堂前的道路挤得水泄不通。他们中有的是李芳生前的亲友、乡亲,有的是同事、学生,甚至还有许多她从未谋面的人自发赶来。

最终,洛阳中院对王珉以受贿罪判处无期徒刑,剥夺政治权利终身,并处没收个人全部财产;以贪污罪判处有期徒刑四年,并处罚金人民币三十万元;以玩忽职守罪判处有期徒刑七年,决定执行无期徒刑,剥夺政治权利终身,并处没收个人全部财产。

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7月7日上午,浙江省十二届人大六次会议依法选举车俊为浙江省第十二届人民代表大会常务委员会主任,选举袁家军为浙江省人民政府省长,选举刘建超为浙江省监察委员会主任。

[观察者网视频/陈天同]最近,中国游客在境外遭遇不公待遇的新闻屡有报道,而一段中国游客在老挝被警察敲诈的视频也在网上热传。该视频拍摄于2016年7月,视频中一对情侣在老挝自驾游时遭遇当地警察敲诈并被抢走手机,随后事主及时联系了中国驻当地使领馆,几经周折终于要回了手机,但当地警察抢手机的视频却被强制删除。幸好事主还藏了一部运动摄像机,证据才得以保留。

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事实上,面对“信息保护缺失”的风险隐患,一些大型互联网企业正在通过筑牢制度“防火墙”、打好技术“补丁”,加宽个人信息保护的“护城河”。

转基因大豆油、抗虫棉花、甚至是免疫艾滋病的基因编辑婴儿……虽然争论不休,但在短短数十年时间里,基因编辑技术作为一个新时代的产物,还是迅速地跟多数普通人建立起联系。但是,说到其中运用的工具和原理,很多人就不太熟悉了。

该团队从基因、蛋白及细胞等多个角度对该体系的有效性进行了验证,在对荷瘤小鼠进行治疗的过程中团队发现,只有近红外光照射实验组的肿瘤得到了有效抑制,且从20天后取下的肿瘤大小来看,实验组肿瘤远远小于对照组。

洛杉矶市议员若泽·维萨尔在致辞中表示,中国建筑企业已令洛杉矶中心城区的面貌发生了很大改变,相信该项目将进一步丰富当地生活,洛杉矶期待今后与更多中国企业合作。

研究表明,病毒类载体在CRISPR-Cas9系统中存在着固有缺点,包括致癌风险,插入大小限制以及会在人体内产生免疫反应。例如,逆转录病毒可能造成插入性突变,导致癌症发生,向静脉高剂量注射AAV用于基因治疗也会产生严重毒性。

但是,这个神奇的“手术刀”居然也有失手的时候,其脱靶效应一直是阻碍其应用的关键障碍之一。

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