【2020年】CRISPR基因编辑技术最新进展盘点解读
即將過去的2020，有哪些重大的CRISPR/Cas研究或發現呢？
小編梳理了一下CRISPR/Cas研究方面的新聞，供大家閱讀。
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【12月】
1.CRISPR-Cas9技術編輯的CAR-T細胞或能增強機體抵御血液癌癥的潛力
近日，在2020年第62屆美國血液學會年會(ASH)上，來自賓夕法尼亞大學的科學家們展示了他們最新的臨床前研究結果，他們發現，利用CRISPR/Cas9技術敲除CAR-T細胞上能抑制T細胞激活的特殊蛋白或能增強工程化T細胞清除血液癌癥的能力。研究人員敲除了CAR-T細胞上名為CD5的基因，隨后將其輸注回攜帶T細胞和B細胞白血病/淋巴瘤的小鼠體內，CD5基因能編碼T細胞表面的CD5蛋白，而且還會抑制其激活。相比輸注了非編輯CAR-T細胞的小鼠而言，輸注了CD5被剔除的CAR-T細胞的小鼠機體外周血中的T細胞增殖水平較高，而且腫瘤尺寸發生了明顯下降，且小鼠有更好的生存結局。
CRISPR技術能幫助科學家們鎖定并編輯任何不需要的基因，以癌癥為例，該技術就能通過剔除T細胞中的特殊基因來幫其更好地抵御腫瘤，這種方法與CAR-T細胞療法密切相關，即研究人員通過收集患者機體自身的T細胞，對其進行工程化修飾表達新型受體從而尋找并攻擊癌細胞。醫學博士Marco Ruella說道，我們通過研究首次表明，我們可以成功利用CRISPR/Cas9技術來敲除CAR-T細胞表面的CD5，從而增強其攻擊癌癥的能力，在多種癌癥模型中，編輯和非編輯CAR-T細胞之間的差異非常驚人。
圖片來源：CC0 Public Domain
2.我國科學家利用CRISPR-Cas13完成對環形RNA功能的篩選和研究
中國科學院上海營養與健康研究所（中科院-馬普學會計算生物學伙伴研究所）研究員楊力研究組與中科院分子細胞科學卓越創新中心研究員陳玲玲研究組、研究員李勁松研究組合作，在Nature Methods上，發表了關于環形RNA研究的最新進展——Screening for functional circular RNAs using the CRISPR-Cas13 system。
外顯子反向剪接形成的環形RNA是一類不具有5' 帽子和3' 尾巴的共價閉合RNA分子，其與對應的線形RNA在一級序列上完全重復。研究人員構建并優化了一系列環形RNA計算生物學研究體系，通過在轉錄組高通量測序數據中尋找環形RNA特異的反向剪接位點，揭示了環形RNA的廣譜表達、其特殊加工機制和功能作用等（Zhang et al，Cell?2014；Zhang et al，Genome Res?2016；Dong et al，Cell Res?2016；Zhang et al，Cell Rep?2016；Dong et al，RNA Biol?2017；Li et al，Mol Cell2017；Liu et al，Cell?2019；etc）。近期，研究人員還構建了全新的CIRCexplorer3-CLEAR分析流程，通過直接比較環形與線形RNA表達，獲取了具有生物潛能的高表達環形RNA（Ma et al.?Genomics Proteomics Bioinformatics2019）。然而，迄今仍沒有一種高效的方法可以在體內直接區分一級序列重復的環形RNA與線形RNA，這影響了針對環形RNA的功能研究。
3.基于CRISPR-Cas9的側流分析法實現SARS-CoV-2的同時雙基因診斷
近日，華南師范大學周小明課題組報道了一種基于CRISPR-Cas9的新冠病毒雙基因診斷技術。這一研究成果于2020年12月09日發表在國際頂尖學術期刊《德國應用化學》上。
在該研究中，課題組開發了一種由CRISPR-Cas9介導的三線側流分析方法，與多重逆轉錄-重組酶聚合酶擴增相結合，以實現在單張檢測試紙上進行新冠病毒的快速同時雙基因檢測。該檢測方法的特點是檢測細胞培養的新冠病毒及新冠病毒RNA標準中的信封蛋白（E）和開放閱讀框1ab（ORF1ab）基因，敏感度可達每反應（25 μL）100個RNA副本。
進一步研究表明，對64個鼻咽拭子臨床樣本的雙基因分析顯示該方法的陰性預測率為100%，而陽性預測率為97.14%。正如預料中的那樣，這一先進平臺將為在資源不足的地區開展新冠病毒或其他疾病檢測提供了一條準確方便的途徑。
據介紹，對感染人群進行大規模準確篩查已被證明是有效控制新冠肺炎傳播的方法。目前，已有許多分析方法被開發出來以滿足在不同測試環境中的廣大測試需求。然而，極少有方法側重于在一個檢測中同時檢測兩個基因，而這是RT-qPCR的檢測金標準中所采用的保證檢測準確性的重要條件。
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【11月】
1.解讀！科學家開發出一種安全更具靶向性的方法來運輸CRISPR基因療法！
doi:10.1021/acsami.0c16380
近日，一篇發表在國際雜志ACS applied Materials & Interfaces上題為“Spatial and Temporal Control of CRISPR-Cas9-Mediated Gene Editing Delivered via a Light-Triggered Liposome System”的研究報告中，來自新南威爾士大學等機構的科學家們通過研究揭示了一種安全且更具靶向性的方法來運輸CRISPR基因療法，研究者指出，這種光激活的脂質體能夠幫助運輸CRISPR基因療法，而且相比當前方法而言，這種方法更加安全且直接。
研究者發現，通常在藥理學中用于包裹藥物或基因的脂質體能被光記過從而在機體特定部位釋放“貨物”；本文研究是研究人員在細胞系和動物模型中得到的結果，后期他們還需要進一步研究來檢測并在人類機體中證實這種方法的可靠性。截至目前為止，CRISPR基因療法已經能夠使用CRISPR分子裝載的病毒在機體中移動來尋找靶向細胞了。盡管該技術被證明具有革命性的意義，但由于其存在潛在的不良免疫反應和毒性效應，使用病毒作為載體似乎并不太理想。
2.Science子刊：重大突破！首次利用CRISPR/Cas9基因組編輯系統在體內破壞癌細胞
doi:10.1126/sciadv.abc9450
在一項新的研究中，來自以色列特拉維夫大學等研究機構的研究人員證實CRISPR/Cas9系統在治療轉移性癌癥方面非常有效，這是在尋找癌癥治愈方法的道路上邁出的重要一步。他們開發出一種基于脂質納米顆粒的新型遞送系統，該遞送系統專門針對癌細胞，并通過基因操縱破壞它們。這種稱為CRISPR-LNP的遞送系統攜帶一種編碼Cas9的信使RNA（mRNA），其中Cas9作為分子剪刀切割細胞中的DNA。相關研究結果發表在2020年11月18日的Science Advances期刊上，論文標題為“CRISPR-Cas9 genome editing using targeted lipid nanoparticles for cancer therapy”。論文通訊作者為特拉維夫大學史姆尼斯生物醫學與癌癥研究學院精密納米醫學實驗室研發副總裁Dan Peer教授。
設計和構建CRISPR-LNP，圖片來自Science Advances, 2020, doi:10.1126/sciadv.abc9450。
Peer教授說，“這是世界上第一個證明CRISPR基因組編輯系統可以在活體動物中有效治療癌癥的研究。必須強調的是，這不是化療。沒有任何副作用，用這種方法治療的癌細胞將永遠不會再活躍起來。Cas9的分子剪刀剪斷了癌細胞的DNA，從而永久地阻止了它們的復制。”
為了研究利用這種技術治療癌癥的可行性，Peer教授和他的團隊選擇了兩種最致命的癌癥：膠質母細胞瘤和轉移性卵巢癌。膠質母細胞瘤是最具侵略性的腦癌類型，確診后的預期壽命為15個月，5年生存率僅為3%。這些研究人員證明，用CRISPR-LNP進行一次治療，膠質母細胞瘤小鼠的平均壽命就會延長一倍，總體生存率提高約30%。
3.Human Gene Therapy：肝臟再生促進基因修復
doi:10.1089/hum.2020.042
根據最近發表的一項研究，使用甲狀腺激素促進肝細胞增殖提高了小鼠肝臟中CRISPR / Cas9介導的基因編輯的效率。相關結果發表在《Human Gene Therapy》雜志上。研究表明，這種飲食誘導的肝細胞再生可能是增強肝臟基因修復的可行臨床策略。?
這項研究是在1型酪氨酸血癥小鼠模型中完成的。“在新生小鼠中，獲得了大約10.8％的肝細胞基因校正頻率，”俄勒岡健康與科學大學的作者Qingshuo Zhang說。 “成年小鼠的效率顯著降低，大約為1.6％。”
4.Science：重大進展！利用新開發的CRISPR-LICHT技術篩選出決定人類大腦大小的基因
doi:10.1126/science.abb5390
在果蠅和線蟲身上可以常規地進行遺傳篩選。在人類中，存在著豐富的關于遺傳病和疾病相關突變后果的知識，但對人類進行系統性分析是不可能的。如今，在一項新的研究中，來自奧地利維也納生物中心（Vienna BioCenter）、維也納大學和維也納醫科大學的研究人 員開發出一種突破性的技術，這種技術允許在人類組織中并行分析數百個基因。他們將這種新技術命名為CRISPR-LICHT。相關研究結果近期發表在Science期刊上，論文標題為“A human tissue screen identifies a regulator of ER secretion as a brain size determinant”。
論文共同第一作者、IMBA博士生Dominik Lindenhofer解釋說，“這種技術是基于眾所周知的在2020年10月獲得諾貝爾獎的CRISPR-Cas9技術和雙條碼方法的結合。關鍵的技巧是使用向導RNA（gRNA），同時也使用一種基因條形碼，即我們添加到用來培養類器官的細胞基因 組中的DNA片段。這讓我們可以看到每個類器官的完整細胞譜系，而第二種條形碼讓我們可以計算每個起始細胞產生的細胞數量。這降低了噪音，因此我們可以確定每種gRNA對類器官生長過程中產生的細胞數量的影響。為了描述我們的方法，我們將之稱為CRISPR-LICHT（ CRIPSR-Lineage Tracing at Cellular resolution in Heterogenous Tissue，利用CRipsR在異質組織中進行細胞分辨率下的譜系追蹤）。”
這些研究人員將CRISPR-LICHT應用于小頭畸形（microcephaly），即一種以患者大腦尺寸縮小和嚴重智力障礙為典型特征的遺傳性疾病。通過這種革命性的新技術，他們篩選出了所有疑似在這種疾病中發揮作用的基因。
5.Cell解讀！科學家們真能利用CRISPR/Cas9技術來糾正人類胚胎中的突變？或許為時尚早！
doi:10.1016/j.cell.2020.10.025
近日，一篇刊登在國際雜志Cell上題為“Allele-Specific Chromosome Removal after Cas9 Cleavage in Human Embryos”的研究報告中，來自哥倫比亞大學等機構的科學家們通過研究描述了CRISPR基因編輯技術對人類胚胎中基因進行編輯后所出現的意想不到的不良結果。
對人類胚胎中致病基因突變的修正或許有望減少人類遺傳性疾病的負擔，并能改善攜帶致病性突變夫婦的生育療法（以此能代替對胚胎的選擇），這項研究中，研究人員評估了在父源性染色體EYS位點上引入Cas9誘導的雙鏈斷裂（DSB）所產生的修復結果，EYS位點攜帶有一種會誘發失明的移碼突變（frameshift mutation），研究者發現，最常見的修復結局都是微同源性介導的末端連接，而該過程發生在胚胎發育的第一個細胞周期中，其會導致胚胎出現讀碼閱讀框的非鑲嵌型修復，而值得注意的是，大約一半的斷裂并不會被修復，從而就會產生未檢測到的父源性等位基因的出現，且會在優勢分裂后失去一條或兩條染色體臂。相應地，Cas9脫靶的斷裂則會導致染色體丟失及半合子不整合的出現（因為兩個等位基因發生了斷裂），相關研究結果揭示了科學家操控染色體內容物的能力，同時也提出了修正人類胚胎中突變所面臨的重大挑戰。
6.Cell：通過CRISPR篩選鑒定出抵抗新冠病毒感染的基因和藥物靶標
doi:10.1016/j.cell.2020.10.030
在一項新的研究中，為了確定SARS-CoV-2的新的潛在治療靶點，來自美國紐約大學、紐約基因組中心和西奈山伊坎醫學院等研究機構的研究人員進行了全基因組范圍內的功能缺失CRISPR篩選，以便系統地敲除人類基因組中的基因。他們研究了哪些基因修飾使得人肺細胞對SARS-CoV-2感染更具抵抗力。他們的研究結果揭示了人類基因組中的哪些基因和基因調控網絡是SARS-CoV-2感染所需的，抑制這些基因賦予了對這種冠狀病毒感染的抵抗力。他們描述了一系列以前沒有被認為是SARS-CoV-2治療靶點的基因。相關研究結果近期發表在Cell期刊上，論文標題為“Identification of required host factors for SARS-CoV-2 infection in human cells”。?
為了更好地理解宿主和病毒遺傳依賴性之間的復雜關系，這些作者使用了一系列分析和實驗方法來驗證他們的結果。這種綜合方法包括基因組編輯、單細胞測序、共聚焦成像以及基因表達和蛋白質組數據集的計算分析。他們發現，這些新的基因靶點在使用小分子（藥物）加以抑制后，可顯著降低病毒載量，其中的有些藥物降低病毒載量高達1000倍。他們的研究結果為可能開發有效治療COVID-19的新型藥物提供了重要見解，并揭示它們的分子靶點。
7.Cell：全基因組CRISPR篩選鑒定出對新冠病毒感染至關重要的宿主因子
doi:10.1016/j.cell.2020.10.028
在一項新的研究中，來自美國耶魯大學和布羅德研究所等研究機構的研究人員對暴露于SARS-CoV-2和MERS-CoV冠狀病毒的數億個細胞進行了篩選，鑒定出幾十個能使這兩種病毒在細胞中復制的基因，也鑒定出一些似乎抑制這些病毒的基因。他們表示，這些基因的促病毒作用和抗病毒作用將有助于指導科學家們開發新的療法來對抗COVID-19。相關研究結果近期發表在Cell期刊上，論文標題為“Genome-wide CRISPR screens reveal host factors critical for SARS-CoV-2 infection”。
圖片來自NIH。
在這項新的研究中，這些研究人員對綠猴細胞進行了全基因組CRISPR篩選，其中與常用的人類細胞系相比，綠猴細胞在暴露于SARS-CoV-2后更容易死亡。這種篩選首次允許他們同時跟蹤病毒和細胞之間的相互作用。這種篩選證實了早先的發現，即編碼細胞表面受體的ACE-2基因能促進SARS-CoV-2感染宿主細胞。
然而，這種篩選還發現了兩種新的促病毒蛋白復合物和第三種似乎有助于阻止感染的蛋白復合物。他們發現，能開啟和關閉基因的SWI/SNF復合物和具有包括調節炎癥在內的許多功能的HMGB1與感染后細胞死亡增加有關。
這些研究人員隨后加入了抑制已發現的這兩種基因產物功能的小分子藥物，并發現它們可以增加培養皿中的細胞在感染后的存活率。相比之下，有助于調節細胞核內基因表達的組蛋白H3復合物似乎提供了一種保護作用，這會抑制SARS-CoV-2感染和殺死細胞的能力。
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【10月】
1.Nat Commun：在小鼠體內利用CRISPR/Cas9成功地選擇性消除腫瘤細胞而不影響健康細胞
doi:10.1038/s41467-020-18875-x
CRISPR/Cas9基因編輯工具是推進包括癌癥在內的遺傳性疾病治療的最有前途的方法之一，這一研究領域正在不斷取得進展。如今，在一項新的研究中，西班牙國家癌癥研究中心（CNIO）的Sandra Rodríguez-Perales博士及其研究團隊取得了新的進展：利用這種技術消除了所謂的融合基因，這為在未來開發專門破壞腫瘤而不影響健康細胞的癌癥療法打開了大門。相關研究結果近期發表在Nature Communications期刊上，論文標題為“In vivo CRISPR/Cas9 targeting of fusion oncogenes for selective elimination of cancer cells”。
圖片來自Nature Communications, 2020, doi:10.1038/s41467-020-18875-x。
融合基因是來自兩個不同基因的DNA片段不正確連接在一起的異常結果，這是細胞分裂過程中偶然發生的事件。如果細胞不能從這個錯誤中獲益，它們就會死亡，融合基因也會被淘汰。但當這個錯誤導致生殖或生存優勢時，攜帶這種融合基因的細胞將會增殖，融合基因及其編碼的蛋白會觸發腫瘤形成。Rodríguez-Perales解釋說，“許多染色體重排及其產生的融合基因是兒童肉瘤和白血病的起源。”融合基因也被發現存在于前列腺瘤、乳腺癌、肺瘤和腦瘤等其他癌癥中。總的來說，它們存在于高達20%的癌癥中。
鑒于融合基因只存在于腫瘤細胞中，它們吸引了科學界的極大興趣，這是因為它們是高度特異性的治療靶點，攻擊它們只會影響腫瘤而對健康細胞沒有影響。這正是CRISPR/Cas9技術的作用所在。通過這項技術，人們可以靶向基因組的特定序列，就像使用分子剪刀一樣，將DNA片段剪斷和粘貼，從而以一種可控的方式修改基因組。在這項新的研究中，Rodríguez-Perales團隊在尤文氏肉瘤和慢性髓細胞白血病（CML）的細胞系和小鼠模型中，利用CRISPR/Cas9切除導致腫瘤的融合基因，從而成功地消除腫瘤細胞。
2.Nature解讀！科學家有望利用CRISPR-Cas9基因療法治療快樂木偶綜合征！
doi:10.1038/s41586-020-2835-2
出生時攜帶缺陷的母親UBE3A基因的嬰兒會患上一種名為快樂木偶綜合征（Angelman syndrome）的罕見病，其是一種目前無法治愈且治療非常有限的嚴重神經發育障礙。近日，一項刊登在國際雜志Nature上題為“Cas9 gene therapy for Angelman syndrome traps Ube3a-ATS long non-coding RNA”的研究報告中，來自北卡羅來納大學等機構的科學家們通過研究表示，利用基因編輯和基因療法等技術或有望恢復人類神經元培養物中UBE3A基因的功能并能有效治療Angelman綜合征模型的缺陷，相關研究結果或為后期科學家們治療Angelman綜合征提供了重要基礎，同時也為治療其它單基因障礙開辟了道路。
研究者Zylka表示，本文研究中我們揭示了如何利用CRISPR-Cas9基因療法來治療與Angelman綜合征相關的多種疾病癥狀，Angelman綜合征是由編碼泛素蛋白連接酶E3A（UBE3A）的母源性基因拷貝的突變或剔除所引起的，父源性的UBE3A基因拷貝通常在后代機體神經元中處于沉默狀態，因此母源性的UBE3A基因拷貝的缺失會導致大腦中大部分區域失去UBE3A酶類的功能，這一點非常關鍵，因為該酶能靶向作用蛋白進行降解，而靶向作用蛋白降解的過程對于維持大腦細胞的正常功能至關重要，當該過程出錯時就會誘發Angelman綜合征，這是一種腦部疾病，其癥狀包括嚴重的智力和發育障礙、癲癇發作、以及患者會出現語言、平衡、運動和睡眠等多種問題。?
3.Sci Rep：科學家成功利用人工RNA編輯技術修復基因組遺傳代碼 有望治療多種遺傳性疾病
doi:10.1038/s41598-020-74374-5
目前并沒有確定的療法來治療由點突變引起的多種遺傳性疾病，近日，一項刊登在國際雜志Scientific Reports上的研究報告中，來自日本先進科學技術研究所等機構的科學家們通過利用人工的RNA編輯研究了一種治療手段在治療遺傳性疾病上的可行性和有效性。盡管基因編輯技術作為一種基因修復技術備受關注，但諸如CRISPR/Cas9基因編輯技術或許會導致基因組DNAs發生永久性的改變，其可能會影響多個潛在的位點，目前想要在體內對所有靶向細胞實現精準的基因組編輯是非常困難的，所以研究人員就有可能在受精卵、胚胎或細胞中開展基因編輯工作，然而，基因編輯技術或許并不適合用于在人類中進行的基因療法，此外，對基因組的編輯也會產生一些倫理性的問題。
研究人員認為，基因組編輯是一種適用于體外研究的方法，其或許還適用于對受精卵進行編輯，但目前仍然并不適用于患者機體；相反，RNA編輯所產生的改變并不是永久性的，因為其不會影響機體的基因組序列，而且能夠按照序列特異性的方式來完成。因此，從治療的目的來看，RNA的編輯比基因組編輯更加可取，人工定向的RNA編輯是一種重要的技術，其能修復基因并最終調節所編碼蛋白質的功能，如今研究人員正在試圖通過人工RNA編輯來修飾轉錄物的遺傳密碼，從而實現對遺傳性疾病的治療。
RNA編輯是生物體內廣泛存在的一種生理性過程，其能通過單個基因產生具有不同功能的多種蛋白，在哺乳動物中，RNA鏈的C或A堿基能被堿基序列特異性地水解脫氨，即C被U替代，A被I（肌苷）替代。這些堿基的轉換是A或C脫氨的結果，目前研究者發現ADAR和APOBEC家族中的酶類能催化這些堿基轉換，隨后還會改變RNAs中的遺傳密碼，這項研究中，研究人員首次利用APOBEC1成功進行了突變RNA中C-U的人工轉換。
4.HGT：科學家有望利用mRNA療法或CRISPR基因編輯技術治療囊性纖維化
doi:10.1089/hum.2020.137
近日，一項刊登在國際雜志Human Gene Therapy上題為“Treating Cystic Fibrosis with mRNA and CRISPR”的研究報告中，來自佐治亞理工學院等機構的科學家們通過研究揭示了如何利用mRNA療法或CRISPR技術來治療囊性纖維化患者。
文章中，研究者表示，利用mRNA療法或CRISPR基因編輯技術來治療囊性纖維化（CF，Cystic Fibrosis）的潛力是可能的，這與患者機體的致病性突變似乎并無關聯，目前囊性纖維化相關的臨床試驗結果表明，針對囊性纖維化的基因型不可知的基因療法似乎是可行的。
5.深度解讀：2020年諾貝爾化學獎授予CRISPR-Cas9基因編輯技術
2020年10月7日，瑞典皇家科學院已決定將2020年諾貝爾化學獎授予德國馬克斯·普朗克病原學研究所的Emmanuelle Charpentier博士以及美國加州大學伯克利分校的Jennifer A. Doudna博士，以表彰她們在基因編輯領域的貢獻。
圖片來源：NobelPrize.org。
Emmanuelle Charpentier和Jennifer A. Doudna發現了基因編輯技術中最犀利的工具之一：CRISPR / Cas9基因剪刀。通過該工具，研究人員可以非常高精度地改變動物，植物和微生物的DNA。這項技術對生命科學產生了革命性的影響，并且可以為新的遺傳病以及癌癥的治療做出貢獻。
6.PNAS：開發出超靈敏的SHERLOCK瘧疾測試方法
doi:10.1073/pnas.2010196117
目前，四種主要的瘧原蟲物種---惡性瘧原蟲、間日瘧原蟲、卵形瘧原蟲和三日瘧原蟲---的存在是通過對血液樣本的顯微鏡分析來確定的，在血液樣本的紅細胞中可以檢測到瘧原蟲，或者通過所謂的快速診斷測試來確定特定的瘧原蟲蛋白（抗原）。
美國波士頓兒童醫院傳染病診斷實驗室副醫學主任、哈佛醫學院病理學與醫學副教授Nira Pollock博士說，“不幸的是，現有的快速診斷方法不能將所有四種瘧原蟲區分開來，這對啟動針對性的治療過程很重要，最重要的是，它們無法有效地檢測無癥狀個體中的低數量瘧原蟲。” 哈佛醫學院兒科副教授、波士頓兒童醫院傳染病高級副醫師Jeffrey Dvorin醫學博士補充道，“這些‘無癥狀攜帶者（asymptomatic carrier）’是傳播瘧疾的蚊子持續傳播這種疾病的潛伏庫，對于正在進行的全球消除瘧疾的努力極為重要。”
如今，在一項新的研究中，Pollock及其同事們開發出一種可現場應用的超靈敏診斷測試方法，可特異性地檢測有癥狀和無癥狀瘧疾患者體內所有瘧原蟲物種的DNA序列。這種新的瘧疾診斷方法將優化的10分鐘快速樣品制備方案與基于CRISPR的SHERLOCK系統相結合，在簡單的報告裝置中，再過60分鐘就能實現高度特異性和靈敏度的瘧原蟲檢測。相關研究結果近期發表在PNAS期刊上，論文標題為“Ultrasensitive CRISPR-based diagnostic for field-applicable detection of Plasmodium species in symptomatic and asymptomatic malaria”。?
論文通訊作者、哈佛醫學院懷斯生物啟發工程研究所創始核心成員James Collins博士說，“這種可用于現場的SHERLOCK瘧疾檢測方法超越了世界衛生組織設定的理想測試方法的靈敏度和特異性要求，可用于檢測所有主要瘧原蟲物種的無癥狀攜帶者中的低密度瘧原蟲。它的高度精簡的設計可以為目前消除瘧疾道路上的診斷瓶頸提供一種可行的解決方案，以便更廣泛地實現低資源環境下的瘧疾監測。”
7.Nat Immunol：關鍵基因調節免疫系統“剎車”
doi:10.1038/s41590-020-0784-4
與大多數T細胞發起針對外來分子的免疫反應不同，調節性T細胞是人類免疫系統的和平使者，可在不需要時抑制炎癥反應。現在，格拉德斯通研究所的研究人員與加州大學舊金山分校（UCSF）和慕尼黑工業大學（TUM）的科學家合作，繪制了有助于區分調節性T細胞與其他T細胞的基因網絡。他們的發現可能導致增強或削弱調節性T細胞功能的免疫療法。
Gladstone-UCSF基因免疫研究所所長Alex Marson表示：“將調節性T細胞生物學的遺傳網絡整合在一起，是尋找可改變這些細胞功能以治療癌癥和自身免疫疾病的藥物靶標的第一步。”
在這項發表在《Nature Immunology》雜志上的新研究中，Marson及其合作者使用了基于CRISPR的基因編輯技術來改變調節性T細胞，選擇性地去除了40種不同的轉錄因子。
然后，研究人員集中研究了在最初的篩選中作用最強的10個轉錄因子，并查看了成千上萬個基因，以查看在改變的細胞中哪些基因被打開或關閉。他們總共對54,424個單個調節性T細胞進行了分析。
通過分析被這10個原始轉錄因子激活或沉默的基因類群，研究小組將涉及調控T細胞生物學的大量遺傳程序網絡整合在一起。研究表明，此前研究較少的轉錄因子HIVEP2對調節性T細胞功能有很強的作用。在小鼠的后續研究中，科學家發現去除HIVEP2基因會降低調節性T細胞平息炎癥的能力。
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【8-9月】
1.Nat Commun：利用AIOD-CRISPR超靈敏地可視化檢測新冠病毒
doi:10.1038/s41467-020-18575-6
在一項新的研究中，在康涅狄格大學健康中心生物醫學工程系副教授Changchun Liu博士的領導下，研究人員開發出的這種稱為“All-In-One-Dual CRISPR-Cas12a（AIOD-CRISPR）”的方法簡單地、快速地、超靈敏地可視化檢測SARS-CoV-2，可在家庭或小診所使用。相關研究結果于2020年9月18日發表在Nature Communications期刊上，論文標題為“Ultrasensitive and visual detection of SARS-CoV-2 using all-in-one dual CRISPR-Cas12a assay”。
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AIOD-CRISPR測試方法的設計與工作原理，圖片來自Nature Communications, 2020, doi:10.1038/s41467-020-18575-6。
在這項新的研究中，Liu和他的研究團隊使用28個臨床COVID-19拭子樣本的RNA提取物評估了他們的AIOD-CRISPR方法，其中包括8個COVID-19陽性樣本。為了確保檢測的可靠性，每個樣本都在兩個獨立的實驗中測試了兩次。所有8個COVID-19陽性樣本均在40分鐘內確診為陽性，而且是通過目視檢測予以確認的。這些結果也與美國疾控中心（CDC）批準的RT-PCR方法的結果一致。?
這些研究人員還使用低成本的暖手寶作為孵育器來檢測患者樣本，以消除對電孵育器的需求。AIOD-CRISPR試管被直接放置在一個氣動的暖手寶上，在LED燈下用肉眼就可以看到檢測結果。
2.Mol Cell：新研究揭示DNA損傷后的組蛋白降解促進DNA修復
doi:10.1016/j.molcel.2020.09.002
DNA損傷可能發生在基因組的任何地方，但大多數DNA被包裹在核小體上，這就使得修復復合體無法進入。如今，在一項新的研究中，來自瑞士弗雷德里希米歇爾生物醫學研究所和巴塞爾大學等研究機構的研究人員發現DNA會誘導組蛋白耗竭，這增加了DNA纖維的可訪問性和靈活性，并提高了同源重組修復過程中的同源搜索速度。相關研究結果于2020年9月23日在線發表在Molecular Cell期刊上，論文標題為“DNA Damage-Induced Nucleosome Depletion Enhances Homology Search Independently of Local Break Movement”。論文通訊作者為Susan M.Gasser博士。
在這項新的研究中，Cheblal及其同事們強調，組蛋白降解和隨后的染色質解壓縮（chromatin decompaction）確實會提高DNA修復效率和動力學。Cheblal總結了這項研究的主要發現：“我們發現，DNA雙鏈斷裂可以通過組蛋白的受控降解引發異位的染色質解壓縮[指的是在遠處未受損的位點，而非局部]，這對基于同源重組的DNA修復至關重要。我們還發現，局部斷裂動態對DNA修復不那么重要，可以通過增加異位染色質移動來加以彌補，而異位染色質移動與染色質解壓縮相關。此外，我們排除了之前的一個假設：染色體從核外周脫離是DNA損傷反應的一部分。”
當被問及這項研究的更廣泛影響時，Cheblal說，“我們的研究將對CRISPR介導的基因療法至關重要，目前這種療法的效率太低，無法用于臨床。我們的研究結果表明將這項技術與經過適當上調的因子結合起來誘導組蛋白降解，可能會提高CRISPR-Cas9的編輯效率。”
通過同源重組修復DNA是CRISPR-Cas9靶向基因組編輯的基本原理。CRISPR-Cas9編輯技術主要作為研究工具，但也用于基因治療。初步研究表明，在哺乳動物細胞中，隨著組蛋白的耗竭，CRISPR-Cas9的編輯效率可以提高。?
3.Nature子刊：經改進靶向毒性RNA的CRISPR-Cas9有望治療強直性肌營養不良I型
doi:10.1038/s41551-020-00607-7
CRISPR-Cas9是一種越來越多地用于校正導致各種疾病的基因（DNA）缺陷的技術。幾年前，美國加州大學圣地亞哥醫學院的研究人員改變了這種技術的作用方向：用一種他們稱之為RNA靶向Cas9（RNA-targeting Cas9, RCas9）的方法來修飾RNA。
在一項新的研究中，這些研究人員證實一劑RCas9基因療法可降解有毒的RNA，并且幾乎完全逆轉強直性肌營養不良小鼠模型的癥狀。相關研究結果于2020年9月14日在線發表在Nature Biomedical Engineering期刊上，論文標題為“The sustained expression of Cas9 targeting toxic RNAs reverses disease phenotypes in mouse models of myotonic dystrophy type 1”。
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【7月】
1.Nat Biotechnol：新型DNA堿基編輯器擴大精準基因組編輯的應用領域
doi:10.1038/s41587-020-0609-x
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在一項新的研究中，來自美國麻省總醫院和哈佛醫學院的研究人員開發出的新型基因組編輯技術有潛力有助于理解基于C→G（由胞嘧啶突變為鳥嘌呤）單堿基變化的疾病相關基因突變。這些新的堿基編輯器也可最大限度地減少可能導致不良副作用的非預期（“脫靶”）突變。相關研究結果于2020年7月20日在線發表在NatureBiotechnology期刊上，論文標題為“CRISPR C-to-G base editors forinducing targeted DNA transversions in human cells”。論文通訊作者為麻省總醫院的Julian Grünewald博士和 J. Keith Joung博士。論文第一作者為麻省總醫院的Ibrahim C. Kurt和Ronghao Zhou。
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圖片來自CC0 Public Domain
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這些由CRISPR引導的新型DNA堿基編輯技術旨在高效地誘導DNA堿基的顛換（transversion，即一個嘌呤堿基被另一個嘧啶堿基替換，或者一個嘧啶堿基被另一個嘌呤堿基置換），同時將不需要的“旁觀者”突變水平降至最低。在這篇論文中，這些作者描述了一種概念驗證的稱為CGBE1的C→G堿基編輯器，以及它的一個較小版本：miniCGBE1。
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2.Science子刊：新型堿基編輯器A3G-BE可將基因編輯準確度提高高達6000倍
doi:10.1126/sciadv.aba1773
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在一項新的研究中，來自中國科學院大學、中國農業科學院和美國萊斯大學的研究人員發現一種可以大幅提升基因編輯準確性的技術。與目前被認為是最先進的堿基編輯器BE4max相比，他們推出的基因編輯工具可在疾病序列模型中將基于CRISPR的編輯準確度提高高達6000倍。相關研究結果發表在2020年7月15日的Science Advances期刊上，論文標題為“Single C-to-T substitution using engineered APOBEC3G-nCas9 baseeditors with minimum genome- and transcriptome-wide off-target effects”。論文通訊作者為中國農業科學院農業基因組研究所的左二偉（Erwei Zuo）博士和萊斯大學生物分子工程師Xue Sherry Gao博士。
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這些研究人員試圖通過一系列的蛋白工程實驗來開發一種新型的堿基編輯器。這種新的胞嘧啶堿基編輯器稱為A3G-BE，通過僅編輯連續堿基C中的第二個C，大大提高了編輯精度。
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3.Science：發現一種可靠的CRISPR/Cas13a系統抑制劑
doi:10.1126/science.abb6151;doi:10.1126/science.abc8243
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在VI型CRISPR-Cas抗病毒反應過程中，CRISPR RNA(crRNA)引導的Cas13核酸酶不加選擇地破壞細菌細胞及其入侵者的RNA，同時阻止受感染宿主的生長和病毒的傳播，從而保護細菌群體免受病毒感染。這種反應是由Cas13核酸酶介導的，它在識別到與其向導RNA（gRNA）互補的病毒轉錄物后，進行大量的RNA降解。然而，病毒如何對抗這種細菌免疫系統還不清楚。
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在一項新的研究中，來自美國洛克菲勒大學、紀念斯隆凱特琳癌癥中心和康奈爾大學的研究人員發現作為一種由噬菌體編碼的抑制劑，AcrVIA1能與Cas13a結合，從而封堵gRNA和阻止這種核酸酶激活。這表明AcrVIA1可潛在地作為Cas13a核酸酶的控制開關。相關研究結果發表在2020年7月3日的Science期刊上，論文標題為“A phage-encoded anti-CRISPR enables complete evasion of type VI-ACRISPR-Cas immunity”。
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圖片來自Science, 2020, doi:10.1126/science.abb6151
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他們發現作為一種編碼抗CRISPR蛋白，AcrVIA1由李斯特菌噬菌體（?LS46）編碼，它能夠讓斯氏李斯特菌（Listeria seeligeri）的VI-A型CRISPR系統失活。利用遺傳學、生物化學和結構生物學，他們發現AcrVIA1與Cas13a核酸酶的向導暴露面相互作用，阻止了靶RNA的進入和這種核酸酶激活所需的構象變化。
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4.Nat Biotechnol：開發出可預測基因組編輯器脫靶活性的工具---CHANGE-seq
doi:10.1038/s41587-020-0555-7
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在一項新的研究中，來自美國圣猶大兒童研究醫院、卡內基梅隆大學和美國國家標準技術局等研究機構的研究人員開發出一種易于使用的靈敏的高通量的方法，用于確定由CRISPR-Cas9等基因組編輯器引起的非預期的DNA雙鏈斷裂的位置。他們將這種方法稱為CHANGE-seq（Circularization forHigh-throughput Analysis of Nuclease Genome-wide Effects by Sequencing）。相關研究結果近期發表在Nature Biotechnology期刊上，論文標題為“CHANGE-seqreveals genetic and epigenetic effects on CRISPR–Cas9 genome-wide activity”。
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論文通訊作者、圣猶大兒童研究醫院的Shengdar Tsai博士說，“CHANGE-seq是第一個真正可擴展的用于闡明CRISPR-Cas核酸酶的非預期活性的方法。有了這種方法，科學家們如今可以快速挑選出最好的、最安全的基因組編輯和靶點，用于治療性編輯，比如用于治療鐮狀細胞疾病和用于癌癥免疫療法。”
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5.Nat Biotechnol：中科院高彩霞團隊開發出針對植物的新型可預測的多核苷酸缺失系統
doi:10.1038/s41587-020-0566-4
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CRISPR-Cas9系統已在基因組工程中得到廣泛應用。在這種系統中，sgRNA引導的Cas9核酸酶產生染色體雙鏈斷裂（DSB），DSB主要通過非同源末端連接（nonhomologousend joining, NHEJ）進行修復，從而導致頻繁的長1~3 bp的短插入和缺失（indel）產生。然而，這些小 indel的異質性使得破壞這些調節性 DNA 在技術上具有挑戰性。因此，開發一種精確的、可預測的多核苷酸缺失系統對這些調節性DNA的基因功能分析和應用具有重要意義。
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圖片來自Nature Biotechnology, 2020,doi:10.1038/s41587-020-0566-4
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中國科學院遺傳與發育生物學研究所的高彩霞（Gao Caixia）教授及其研究團隊一直致力于開發新技術，以實現高效、特異的基因組工程。在一項新的研究中，這些研究人員基于胞嘧啶脫氨和堿基切除修復（base excision repair, BER）機制，開發出一系列APOBEC-Cas9融合誘導缺失系統（APOBEC-Cas9 fusion-induced deletion system, AFID），將Cas9與人APOBEC3A（A3A）、尿嘧啶DNA-葡糖苷酶（UDG）和AP裂解酶結合，成功在水稻和小麥基因組中誘導出新型的精準、可預測的多核苷酸缺失。相關研究結果近期發表在Nature Biotechnology期刊上，論文標題為“Precise,predictable multi-nucleotide deletions in rice and wheat using APOBEC–Cas9”。
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6.Nat Metab: 新研究有助于治療I型糖尿病
doi:10.1038/s42255-020-0254-1
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當人自身的免疫系統破壞胰腺中產生胰島素的β細胞時，就會導致1型糖尿病的發生。近年來，科學家們已經學會了如何生長大量的替代β細胞，但研究人員仍在嘗試許多方法來保護這些細胞免受免疫攻擊。近日，Joslin糖尿病中心的研究人員現在發現了一種新的方法，最終可能有助于保護這種移植的β細胞或減緩疾病的發作。對小鼠模型和人體細胞的研究表明，靶向一種叫做“腎酶（renalase）”的蛋白質可以通過增強β細胞抵抗力來保護自身抵抗免疫系統攻擊。相關結果發表在最近的《Nature Metabolism》雜志上。
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首先，作者使用一種基于CRISPR基因編輯方法的篩選技術，并使用來自“非肥胖糖尿病”（NOD）小鼠的β細胞系用于模擬1型糖尿病。“基因組CRISPR篩選是發現新靶標的有力工具，我們希望它能幫助我們找到保護β細胞的任何突變，”共同作者 Yi說。通過對存活的β細胞進行CRISPR篩選，作者得到了十幾個感興趣的基因。最引人注目的是腎酶基因，以前的研究表明它與1型糖尿病有關。
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接下來，研究人員創建了NOD小鼠β細胞，其中一些 “敲除”了腎酶基因。他們將這些細胞移植到患有自身免疫性糖尿病的NOD小鼠身上。結果表明，野生型β細胞移植后最終死亡，但腎酶基因敲除的細胞最終存活下來。
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7.Science新發現！巨大噬菌體或擁有一種能進行理想基因編輯操作的迷你Cas蛋白—CasΦ蛋白！
doi:10.1126/science.abb1400
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近日，一篇刊登在國際雜志Science上題為“CRISPR-CasΦ from huge phages is a hypercompact genome editor”的研究報告中，來自加利福尼亞大學等機構的科學家們通過研究發現，巨大噬菌體（megaphages）或許擁有進行理想基因編輯的mini-Cas蛋白。
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CRISPR-Cas9和其相關的基因編輯工具的核心DNA切割蛋白最初來自于細菌，但最新發現的多種Cas蛋白顯然是在感染細菌的病毒中進化而來的；新的Cas蛋白是在已知最大的感染細菌的病毒（噬菌體）中發現的，同時其也是迄今為止發現的最緊湊的工作Cas突變體，其只有Cas9蛋白尺寸的一半左右。更小、更為緊湊的Cas蛋白往往更容易被運送到細胞中進行基因編輯，因為其能被裝入較小的運輸載體中，目前最流行的一種運輸載體就是腺相關病毒（AAV），超級緊湊的Cas蛋白也能在AAV內部為其它額外的“貨物”留出空間，作為目前已知的最小的Cas蛋白，研究者新發現的CasΦ（Cas-phi）在被運輸到細胞中來操縱作物基因或治療人類疾病時，其要比當前的基因編輯工具更加具有優勢。
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圖片來源：Basem Al-Shayeb and Patrick Pausch, UCBerkeley
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研究者Patrick Pausch說道，腺病毒是運輸基因載體完美的特洛伊木馬，其能非常容易地對病毒進行編程并使其到達身體幾乎任何部位，但你只能將一個很小的Cas9裝入這樣的病毒中來對其進行運輸，如果有另外一種相比Cas9而言更為緊湊的CRISPR-Cas系統，那么就有足夠的空間來容納其它額外的元件，不同的蛋白質就會融合到Cas蛋白、DNA修復模板或其它能調節Cas蛋白并控制基因編輯結果的因子中。很顯然，這些巨大噬菌體能利用CasΦ蛋白來誘騙細菌去抵御病毒，而不是自己。
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8.PLoS Biol：科學家有望開發出脫靶率更低的安全CRISPR基因編輯技術
doi:10.1371/journal.pbio.3000747
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CRISPR系統是一種能夠靶向編輯基因組的強大工具，其具有明顯的治療潛力，然而其經常也會不恰當地編輯一些“脫靶”（off-target）位點，近日，一項刊登在國際雜志PLoS Biology上的研究報告中，來自溫州醫科大學等機構的科學家們通過研究表示，突變CRISPR基因編輯系統核心的酶類或許就能改善其編輯的精準度，相關研究結果或能為基因編輯提供一種相比使用未修飾酶類系統更安全的治療性策略。
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為了深入研究來自金黃色葡萄球菌的Cas9是否能被修飾以高保真性來切割預期的靶點，研究人員開發了一系列新型的Cas9突變體，同時在維持預期位點較高活性的同時檢測其區分不完美配對的能力，他們發現了一種突變體，其都能區分并拒絕gRNA和DNA之間的單堿基對錯誤匹配，無論靶點如何，這都能使保真度相比原始酶類提高了93倍；研究者表示，這種突變影響了部分的識別結構域，即酶類的特殊區域，該區域能協調酶類和gRNA-DNA復合體之間的接觸，這種突變可能會削弱這些接觸，從而就能確保只有來自完美序列匹配的最強配對才能夠觸發酶類活性。
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9.Nature重大進展！開發高效的線粒體DNA堿基編輯器！
doi:10.1038/s41586-020-2477-4
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在一項近日發表在Nature上的突破性研究（A bacterial cytidine deaminase toxin enables CRISPR-freemitochondrial base editing）中，研究人員將利劍打成犁，將一種細菌毒素轉化為一種基因組編輯工具，這是第一次可以對細胞的"發電廠"線粒體中的DNA進行精確的改變。該工具在人體細胞的實驗室實驗中發揮了作用，它可能開啟一扇新的研究之門--以及未來數十種難以治療的由線粒體DNA (mtDNA)突變引起的疾病的新療法。這些罕見的疾病，包括Leber遺傳性視神經病變和致命的嬰兒心肌病，總發病率約為1 / 4000。到目前為止，對這些疾病的研究一直受到阻礙，部分原因是沒有辦法在小鼠品系中復制這種突變。
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這項新研究中開發的這一新工具結合了CRISPR的特點和一種叫做轉錄激活子樣效應子(TALEs)的老技術，三個團隊合力創建了這個新工具。"讓這個項目如此有趣并最終成功的原因是三個實驗室有機地聚在一起，而正是科學讓我們聚在一起。"Broad研究所研究員、該研究通訊作者David Liu說道。
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10.Nat Methods：開發出CRISPR輔助的新技術來檢測活細胞中的RNA結合蛋白 未來有望助力人類疾病研究
doi:10.1038/s41592-020-0866-0
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盡管目前科學家們還并未完全理解RNA分子的多樣性，但他們認為，與這些RNA分子結合的RNA結合蛋白或與多種機體疾病的發生直接相關，近日，一項刊登在國際雜志Nature Methods上題為“CRISPR-assisted detectionof RNA–protein interactions in living cells”的研究報告中，來自香港城市大學等機構的科學家們開發了一種名為CARPID的新型檢測方法，其能識別活細胞中特殊RNAs的結合蛋白，這種新方法或能應用到多重類型的細胞研究領域，比如從識別癌癥生物標志物到檢測治療多種病毒性疾病的潛在藥物靶點等。
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分子生物學的中心法則是DNA轉錄成為RNA，以及RNA最終翻譯成為蛋白質，但實際上，只有大約2%的RNAs能夠編碼蛋白，而其余98%被稱之為非編碼RNAs（ncRNA）的RNA分子則由于其具有神秘的功能而被視為“暗物質”。近些年來，科學家們開始努力研究旨在揭開RNA的真實功能，尤其是長鏈非編碼RNAs（lncRNA，長度僅有200多個核苷酸），lncRNA廣泛被接受為能參與調節基因表達的重要細胞組分，同時其也是研究人員最感興趣研究的RNA的一種。
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11.Curr Gene Ther：基于ADAR的人工RNA編輯有望用于基因治療
doi:10.2174/1566523220666200516170137
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許多由點突變引起的疾病都沒有現成的治療方法。日本北陸先端科學技術大學院大學的ToshifumiTsukahara教授及其同事們正在研究一種利用人工RNA編輯的治療方法。人工定點RNA編輯是一種修改基因并最終調控蛋白功能的重要技術。Tsukahara團隊正在嘗試通過人工RNA編輯來修改轉錄物（RNA）的遺傳密碼，以治療遺傳性疾病。
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圖片來自Current Gene Therapy
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RNA編輯是一個生理過程，廣泛存在于生物體內，可從單個基因中產生各種不同功能的蛋白。在哺乳動物中，RNA鏈中的堿基C或A可經堿基序列特異性水解后脫氨，從而使得C被U取代，A被I（肌苷）取代。鑒于I與C形成沃森-克里克（Watson-Crick）堿基對，因此在遺傳密碼上，I與G同義。這些堿基轉換是由于A或C的脫氨而發生的，已經發現這是由ADAR和APOBEC家族酶催化的。最近，已經報道了各種利用ADAR進行人工RNA編輯的RNA修復技術。
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在一篇近期發表在Current Gene Therapy期刊上的論文中，Tsukahara團隊綜述了應用ADAR恢復遺傳密碼的最新研究成果，以及在利用ADAR進行人工RNA編輯過程中涉及的不同方法。他們還談到了ADAR各種異構體的比較研究。因此，他們將嘗試對人工RNA編輯和ADAR的作用進行詳細的概述，重點是酶促定點A→I編輯。
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大多數的人工RNA編輯系統都是利用催化酶ADAR的活性位點和與靶標互補的向導RNA（gRNA）來招募活性位點到靶標RNA上。一種人工RNA編輯方法是使用化學方法。Vogel及其同事們采用SNAP標簽將ADAR與gRNA連接起來，并報道該系統在體外和體內都是有效的。然而，這種技術需要持續供應效應物分子才能有效。據悉，它還可以利用RNA結合蛋白將gRNA與酶結合。兩種源于噬菌體的拴系系統通常用于真核生物：Lambda N系統和MS2系統。利用ADAR酶與MS2系統可以實現遺傳密碼的恢復，在基因治療方面具有前景。
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【4月】
1.Cell：開發出利用CRISPR抵抗流感病毒和SARS-CoV-2的新型抗病毒策略
doi:10.1016/j.cell.2020.04.020
雖然大多數正在進行的疫苗臨床試驗通過誘導人類免疫系統識別冠狀病毒蛋白或減毒病毒并減少病毒進入細胞來發揮作用，但是，在一項新的研究中，來自美國斯坦福大學等多家研究機構的研究人員提出一種替代性抗病毒方法，它依賴于一種基于CRISPR的系統，用于識別和降解細胞內病毒基因組及其產生的病毒mRNA（圖1B）。
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靶向正義基因組和病毒mRNA以同時降解用于病毒復制和基因表達的病毒基因組模板，這將有望穩健地限制病毒復制。相關研究結果以論文手稿的形式在線發表在Cell期刊上，論文標題為“Development of CRISPR as an antiviral strategy to combat SARS-CoV-2 and influenza”。
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圖1.圖片來自Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.04.020。
在這項新的研究中，這些研究人員在人細胞中開發出一種預防性抗病毒CRISPR策略（Prophylactic Antiviral CRISPR in huMAN cells，簡稱PAC-MAN）。作為一種基因干預的形式，PAC-MAN靶向SARS-CoV-2和IAV，并且可能靶向所有冠狀病毒。他們構建出一種生物信息學管道，在許多測序的SARS-CoV-2基因組中確定高度保守的區域，并利用CRISPR-Cas13d靶向這些保守性區域以進行病毒序列降解。
這些研究人員證實這種方法能夠切割SARS-CoV-2片段，并減少人肺上皮細胞中的病毒RNA數量。他們的生物信息學分析揭示出6個crRNA能夠靶向91%的已被測序的冠狀病毒，以及22個crRNA能夠靶向所有已被測序的冠狀病毒。
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通過使用靶向同一病毒的不同區域或者不同冠狀病毒毒株的crRNA文庫，這種方法可能會對沖病毒進化和逃逸，也可能用來抵御未來出現的相關致病病毒。雖然這一策略在臨床上應用之前還有一些障礙需要克服，但PAC-MAN有可能成為一種新的抗病毒策略。
2.Nat Biomed Eng：深度剖析！基于CRISPR–Cas13的新技術有望簡單快速檢測腎臟移植患者的感染風險和排斥反應！doi:10.1038/s41551-020-0546-5
日前，一項刊登在國際雜志Nature Biomedical Engineering上題為“A CRISPR-based assay for the detection of opportunistic infections post-transplantation and for the monitoring of transplant rejection”的研究報告中，來自麻省理工學院等機構的科學家們通過研究基于CRISPR開發出了一種新型診斷技術來檢測器官移植后患者的感染風險，同時監測患者對移植器官的排斥反應。
在器官移植過程中，感染和排斥是引發移植失敗的主要原因，其是通過免疫抑制的狀態聯系到一起的，為了能夠盡可能早地診斷并且治療這些情況，并改善患者的長期預后，研究人員就需要對接受器官移植的患者進行持續性監測。
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這項研究中，研究人員基于CRISPR–Cas13開發出了一種快速廉價的檢測方法，其能準確檢測來自病人機體血液和尿液樣本中BK多瘤病毒（BKV）和巨細胞病毒（CMV）的DNA，以及經歷急性腎移植排斥反應患者尿液中水平升高的CXCL9 mRNA（移植物排斥的標志物）；BKV、CMV和CXCL9 mRNA在急性細胞腎移植排斥反應中的表達水平會升高。
這項研究中，研究人員CRISPR–Cas13技術開發出了一種檢測試劑盒，在對100多名感染BKV和CMV的患者的臨床樣本在不同病毒載量范圍內進行檢測后，研究者發現了這種檢測手段具有較高的診斷效率；這種試劑盒能夠使用兩步法，首先其能對尿液樣本中的病毒靶向DNA進行擴增，以便于僅有單分子存在的情況下CRISPR也能檢測到靶標。
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隨后研究人員使用了一種稱之為SHERLOCK的特殊CRISPR–Cas13步驟來優化病毒DNA的檢測過程，檢測過程就好像使用一般的測孕試紙海洋，當將檢測試劑條浸潤到樣本中時，如果檢測條出現一條線就表明結果是陰性，如果是兩條線就證明存在病毒感染。
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此外，研究人員還利用試劑盒對排斥標志物CXCL9進行檢測，作為mRNA，其能被分離并且擴增，隨后利用CRISPR-Cas13對其進行靶點檢測。對于非常低的目標濃度，檢測試紙條也會出現不能確定的第二條條帶，這或許就會導致研究人員對結果產生誤判，基于此，研究人員開發出了一款智能手機app，其能客觀地分析試紙條帶的結果，并給出準確的結果判讀。
快速有效的POCT（即時檢測）技術能幫助患者在資源匱乏的環境中進行疾病的早期診斷成為可能，同時還能幫助患者實現疾病的自我監測。
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這項研究中，研究人員基于CRISPR-Cas13開發的新型診斷試劑盒就能對器官移植受體患者樣本中的CMV和BKV進行檢測，同時研究者還運用SHERLOCK步驟成功實現了對患者樣本中CXCL9 mRNA的檢測；這種新型工具或有望作為器官移植患者移植后發現進行早期排斥反應和監測的工具。
3.Cell綜述深度解讀！基于CRISPR治療性基因編輯領域的研究現狀及未來展望！
doi:10.1016/j.cell.2020.03.023
日前，一項刊登在國際雜志Cell上題為“CRISPR-Based Therapeutic Genome Editing：Strategies and In Vivo Delivery by AAV Vectors”的綜述文章中，來自馬賽諸塞大學醫學院等機構的科學家們描述了以CRISPR為基礎的改善人類健康的策略，其重點是通過利用AAV載體將CRISPR療法直接導入人體。
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此外，研究人員還討論了目前廣泛應用基于CRISPR療法所要面臨的挑戰，并強調了持續的研究和技術革新對于推動基于CRISPR療法在人類疾病研究中的重要性。
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圖片來源：Dan Wang,et al. Cell,doi:10.1016/j.cell.2020.03.023。
目前應用基于CRISPR的治療性手段能直接應用于患者體內，有望治療多種人類疾病，盡管基于CRISPR的工具箱能夠對DNA和RNA編輯及基因表達調節進行多種操作，但其藥物的運輸仍然是該療法發展的瓶頸。
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目前，腺相關病毒（AAV）載體是進行體內基因治療的主要載體；AAV非常安全，其能將單鏈DNA（ssDNA）載體基因組運輸到多個組織和細胞類型中，而且僅在一定劑量范圍內具有輕度的免疫原性。
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盡管載體基因組在宿主細胞內大部分處于游離狀態，但通過共分化和環化來介導有絲分裂后細胞內長期的轉基因表達，就能使其穩定下來并產生持久的治療效果，AAV載體在運輸基因療法到疾病動物模型和患者中推動了基于CRISPR療法在治療多種疾病中的應用。
4.Cell：利用CRISPR-CasRx技術將神經膠質細胞轉換為神經元或有望減緩神經性疾病的癥狀 doi:10.1016/j.cell.2020.03.024
日前，一項刊登在國際雜志Cell上題為“Glia-to-Neuron Conversion by CRISPR-CasRx Alleviates Symptoms of Neurological Disease in Mice”的研究報告中，來自中科院上海生命科學研究院等機構的科學家們通過研究發現，利用CRISPR-CasRx技術將神經膠質細胞轉換為神經元細胞，或能有效減緩小鼠機體神經性疾病的癥狀。
這項研究中，研究人員指出，利用體內病毒遞送的RNA靶向CRISPR-CasRx技術來下調單一RNA結合蛋白—Ptbp1（多聚嘧啶序列結合蛋白1）或能導致Muller膠質細胞高效轉化為視網膜神經節細胞（RGCs，retinal ganglion cells），從而就能減緩與RGC缺失相關的疾病癥狀。
本文研究的主要結果包括：1）敲除Ptbp1或能將Muller膠質細胞轉化為成熟視網膜組織中的視網膜神經節細胞；2）轉化后的視網膜神經節細胞的中央投射或會恢復機體的視覺反應；3）在帕金森小鼠模型中揭示了具有多巴胺能特征的神經元誘導特性；4）誘導的神經元或能減緩帕金森小鼠機體的運動功能障礙。
研究者表示，這種方法還能誘導大腦紋狀體中產生具有多巴胺能特性的神經元，同時還會減緩帕金森疾病小鼠模型機體中的運動缺陷。
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因此，基于CRISPR-CasRx技術所介導的Ptbp1基因敲除所引發的膠質細胞向神經元細胞的轉換或能在體內作為一種遺傳性手段來幫助治療因神經元功能缺失所引發的一系列神經性障礙。
5.Nat Biotechnol：開發出能同時對多個基因組位點進行編輯的超強基因編輯工具—CHyMErA? doi:10.1038/s41587-020-0437-z
近日，一項刊登在國際雜志Nature Biotechnology上的研究報告中，來自多倫多大學等機構的科學家們通過研究開發了一種新技術能同時對基因組中多個位點進行編輯，從而就有望幫助研究不同DNA的組合與人類健康和疾病的關聯。
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基于CRISPR的DNA編輯技術能通過對任何人類基因進行精確剔除來研究其功能，從而就能徹底改變科學家們對人類基因組的研究，但目前研究人員仍然面臨眾多挑戰，比如如何在相同細胞中同時移除多個基因或基因片段，這種類型的基因組“手術”對于科學家們而言，了解基因組不同部分在正常生理和疾病狀況下是如何協同發揮作用的似乎更為重要。
如今研究人員開發了一種名為CHyMErA（Cas Hybrid for Multiplexed Editing and Screening applications）的新技術，其能應用到任何哺乳動物細胞中，同時系統性地靶向作用多個位點的DNA片段，CRISPR剪刀能通過導向RNA分子將DNA切割酶運送到基因組上的預想位點中，而使用最為廣泛的DNA切割酶就是Cas9酶。
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自Cas9問世以來，科學家們一直尋找其它具有獨特特性的Cas酶，以尋求改進和擴展該技術的應用；與CRISPR-Cas9技術不同的是，ChyMErA技術能將Cas9和Cas12a兩種不同的DNA切割酶進行結合，從而實現多種用途，Cas12a酶是一種能用來在相同細胞中產生多個導向RNA分子的關鍵酶類，而這是同時進行DNA編輯的關鍵。
研究者Thomas Gonatopoulos-Pournatzis表示，我們花費了多年來開發能同時檢測Cas9和Cas12a酶的組合性基因編輯技術，隨后我們將這些酶類進行結合開發出了ChyMErA系統；研究人員嘗試了多種方法來誘導基因片段缺失，但并沒有哪一種手段會比ChyMErA更加有效。
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研究者發現，ChyMErA能夠成功剔除基因片段，隨后研究者在大規模篩查中利用該技術來系統性地分析基因如何進行結合來發揮作用。在ChyMErA技術的幫助下，研究人員就能夠使用兩種酶中最好的酶類來進行基因編輯，Cas9已經被廣泛改進擁有較高的編輯效率，而Cas12a則能允許多種導向RNAs的使用，因此其在尋找能在基因組中進行位點切割上具有更大的靈活性。
6.Nature子刊重大突破：納米顆粒實現器官特異性基因編輯！
doi:10.1038/s41565-020-0669-6
在最新一期Nature Nanotechnology上，Qiang Cheng等人提出了一種稱為選擇性器官靶向(SORT)的方法，通過生物工程將含有核酸療法的LNPs誘導肝臟、脾臟和肺特異性基因調控。LNP系統通常由磷脂、膽固醇、聚乙二醇(PEG)脂質和可電離的陽離子脂質組成。每個LNP成分及其摩爾比都已被優化，以確保高效的核酸遞送到肝細胞。特別是，合理設計和篩選可電離的陽離子脂質(或類脂質)文庫對于實現臨床應用相關劑量的肝基因沉默至關重要。
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最有效的電離陽離子脂質，其特征是明顯的pKa值在6.2和6.5之間，具有三種功能：(1)在LNP生產期間，酸性pH值下質子化的叔胺脂質頭部促進其與帶負電荷的核酸結合，(2)在生理的pH值，附近無電荷的脂質確保凈中性表面電荷，以減少免疫反應和循環時間延長和(3)細胞攝取后進入酸化的內體中，正電荷脂質促進膜融合和有效的胞質遞送。
在這種SORT方法中，作者添加五分之一脂質成分來通過靜脈注射遞送功能信使核糖核酸或基因編輯復合物道特定組織。使用一個快速的混合過程，這種SORT脂質 (永久的陽離子和陰離子或可質子化的陽離子)和不同摩爾比的其他材料生成一個脂質體文庫，包載mRNA編碼熒光素酶進行體內篩選。
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通過增加永久性陽離子脂質1，2-二烯烴-3-三甲氨基丙烷(DOTAP)的摩爾百分比(0-100%)，可使熒光素酶的表達在靜脈注射后從肝臟轉移到脾臟和肺。LNPs中加入10-40%的永久性陰離子脂質1，2-二烯醇化酶-sn-甘油-3-磷酸(18PA)可在脾臟中特異性表達熒光素酶。
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加入20%的其他可電離的陽離子脂類，如1，2-二烯酰-3-二甲基氨基甲烷-丙烷(DODAP)，不會改變生物分布，但增加了mRNA對肝臟的遞送。該方法的普遍性通過將LNP與其他永久性帶電或可電離的陽離子脂類功能化而得到證實，這導致了器官表達的類似變化，且表現出與脂類相關的方式。
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值得注意的是，SORT-LNP的療效離不開可電離的陽離子脂質包合。給予肺、脾臟和肝臟特異性mRNA SORT-LNP的篩選結果表明，基于熒光素酶的篩選可產生持續的治療性蛋白，且無明顯毒性。重要的是，SORT方法還允許調節LNPs組織特異性熒光素酶的表達，使其與臨床批準的Onpattro配方相同。
Cheng等人也報道了使用SORT-LNPs進行組織特異性CRISPR/Cas基因編輯。相對于治療性基因沉默或表達，基于CRISPR/Cas的基因編輯需要(至少)兩個組成部分：引導RNA (guide RNA， gRNA)識別目標DNA和Cas核酸酶進行雙鏈斷裂。
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作者生成了包含gRNA和Cas9 mRNA或gRNA/Cas9核糖核酸蛋白復合物的SORT-LNPs，并在肝外組織中進行了基因編輯。在紅色熒光蛋白tdTomato報告小鼠中，不同種類的LNP劑型可選擇性誘導肝、肺、脾特異性基因編輯。此外，作者還展示了內源性靶基因(PTEN)和治療性靶基因(PCSK9)的組織特異性編輯。
7.Nat Cancer：Crispr技術揭示淋巴瘤弱點
doi:10.1038/s43018-020-0054-2
在最近一項研究中，美國加州大學圣地亞哥醫學院和摩爾斯癌癥中心的研究人員團隊利用CRISPR技術鑒定出了侵襲性慢性骨髓性白血病的關鍵調節劑。
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圖片來源：Www.pixabay.com。
"我們利用CRISPR技術在白血病細胞中進行全基因組篩查，一次性阻斷數千個基因。這是一個非常強大的工具，使我們能夠識別出助長白血病生長的眾多基因，并找到了可以在這種疾病中靶向治療的新漏洞。"高級作者、藥理學和醫學系教授Tannishtha Reya博士說。"這項研究還首次表明，基于全基因組CRISPR的篩查實際上可以以更符合生理學的方式進行：使用原生癌細胞，并在原生微環境的環境中進行。"
在2020年4月20日的《Nature Cancer》雜志上發表的文章中，Reya及其同事確定了RNA結合蛋白是維持和保護耐藥性白血病干細胞的一類關鍵蛋白。作者們重點研究了Staufen2(Stau2)，這是RNA結合蛋白家族中一個相對較少研究的成員，以前只知道它能控制大腦和神經系統的發育。
該團隊開發了一種小鼠模型，在該模型中，Stau2被基因刪除。作者發現，丟失這種蛋白會導致白血病的癌細胞生長和繁殖能力大大降低，并明顯提高了小鼠模型的整體存活率。Stau2也是白血病患者原代組織樣本的持續生長所需要的，這表明在人類疾病中存在著保守的依賴性。
8.Mol Ther：研究表明基因療法可以成功治療青光眼
doi:10.1016/j.ymthe.2019.12.012
由布里斯托爾大學領導的一項新研究表明，一種常見的眼病--青光眼，可以通過單次注射的基因療法成功治愈，這將改善許多患者的治療方案、療效和生活質量。他們測試了一種新的方法，可以提供額外的治療選擇和好處。他們的研究結果發表在《Molecular Therapy》雜志上。
研究人員設計了一種基因療法，并利用實驗性青光眼小鼠模型和人類供體組織進行了概念驗證。該療法針對眼睛的一部分稱為睫狀體的結構，睫狀體產生的液體可以維持眼內的壓力。利用最新的基因編輯技術CRISPR，作者能夠使睫狀體中的一種名為Aquaporin 1的基因失活，導致眼壓降低。
文章作者，布里斯托爾醫學院客座高級研究員Colin Chu博士說。"目前，青光眼還沒有治愈的方法，如果不及早診斷和治療，會導致視力下降。我們希望在不久的將來推進這種新療法的臨床試驗。如果成功的話，可以通過單眼注射的方式長期治療青光眼，這將改善許多患者的生活質量，同時節省時間和金錢。"
9.Science子刊：干細胞遺傳修飾可改善糖尿病
doi:10.1126/scitranslmed.aax9106
根據最近一項研究，研究人員利用從一名患有罕見的胰島素依賴型糖尿病（Wolfram綜合癥）的患者皮膚上提取的細胞誘導產生多能干細胞，并且將其轉化為分泌胰島素的細胞，通過基因編輯工具CRISPR-Cas9，糾正導致該綜合癥的基因缺陷。然后，他們將這些細胞植入小鼠體內，并治愈了這些小鼠的糖尿病。
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圖片來源：Www.pixabay.com。
這一來自華盛頓大學醫學院圣路易斯分校的研究人員的研究結果表明，CRISPR-Cas9技術可能作為治療糖尿病，特別是由單一基因突變引起的糖尿病的有力武器。該研究于4月22日在線發表在《Science Translational Medicine》雜志上。
"這是CRISPR首次被用于修復因基因缺陷引起的糖尿病，"共同研究者、華盛頓大學醫學和生物醫學工程助理教授Jeffrey R. Millman博士說。
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【5】
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1.多項研究開發出可增強基因組編輯范圍的新型CRISPR/Cas9工具
doi:10.1038/s41467-020-16117-8; doi:10.1038/s41587-020-0517-0; doi:10.1126/sciadv.aau0766
CRISPR的應用范圍從治療遺傳疾病到農作物的營養功效，它已經成為最有前景的基因組編輯工具之一。然而，Cas9酶依賴特定的DNA郵政編碼來確定切割和編輯的位置。雖然來自釀膿鏈球菌的Cas9（SpCas9）受到最廣泛使用，但是它需要靶位點旁邊存在兩個G堿基。只有不到10%的DNA序列符合這一要求。
在2020年5月發表在Nature Biotechnology期刊和Nature Communications期刊上的兩項新的研究中，來自美國麻省理工學院等研究機構的研究人員成功設計出具有增強基因組編輯能力的新蛋白，從而極大地拓寬了可以準確有效地訪問的DNA序列。這兩項研究是由剛在麻省理工學院媒體實驗室完成博士學位的Pranam Chatterjee、麻省理工學院媒體實驗室副教授Joseph Jacobson與美國馬薩諸塞大學醫學院的研究人員合作完成的。論文標題分別為“An engineered ScCas9 with broad PAM range and high specificity and activity”和“A Cas9 with PAM recognition for adenine dinucleotides”。
圖片來自Nature Communications, 2020, doi:10.1038/s41467-020-16117-8。
這些新發現源于這些作者早期在Cas9蛋白的計算發現方面取得的突破性成就。他們從犬鏈球菌（Streptococcus canis）中鑒定出了Cas9（ScCas9），并在實驗中對它進行了表征。雖然與SpCas9相似，但ScCas9具有更廣泛地靶向DNA序列的能力。這一發現將Cas9酶可以靶向的位置從最初的基因組上的10%位點擴大到將近50%。2018年，他們在Science Advances期刊上首次報道了這些發現（Science Advances, 24 Oct 2018, doi:10.1126/sciadv.aau0766）。
為了改進ScCas9作為基因組編輯工具的功能，這些作者通過計算方法從相似的Cas9蛋白中找出了獨特的部分，從而設計出ScCas9的一個優化版本，他們將它命名為Sc++。
與此同時，這些作者成功地利用他們之前開發的SPAMALOT算法，發現了需要兩個A堿基而不是兩個G堿基的獼猴鏈球菌（Streptococcus macacae）Cas9（SmacCas9）。通過結構域交換和進一步的基因改造，他們獲得新的iSpyMac酶作為首批已知的不需要G堿基的Cas9編輯器之一，這樣就可以進一步靶向之前無法靶向的20%的基因組。
鑒于世界各地的實驗室已經開始使用這些酶成功編輯從水稻到兔子等各種有機體的基因組，因此這兩項研究的下一個目標將是開發工具來靶向剩余30%的基因組序列。Chatterjee與瑞士蘇黎世大學合作，正在尋求最終的進展，從而讓科學家們能夠靶向任何基因組序列，并在治療遺傳疾病時解決任何類型的基因突變問題。
2.FDA批準張鋒領銜開發的新冠病毒CRISPR測試：1小時出結果，如驗孕紙般方便！
新聞來源：SHERLOCK-based one-step test provides rapid and sensitive COVID-19 detection?
張鋒等人開發的基于CRISPR的新技術可以通過一步反應在一小時內提供SARS-CoV-2的檢測結果，研究人員共享了實驗方案和工具包，以推進研究并向臨床驗證邁進。美國FDA于5月6日批準了該技術作為應急測試用于臨床檢測新冠病毒。
來自麻省理工學院麥戈文大腦研究所、麻省理工學院和哈佛大學的布羅德研究所、Ragon研究所和霍華德休斯醫學研究所的一組研究人員開發了一種新的診斷平臺，名為STOP (SHERLOCK Testing in One Pot)。該測試可以在一小時內以最少的處理過程進行單步反應，這使得基于CRISPR的SHERLOCK診斷技術更接近于一種現場或家庭測試工具。它的工作原理是通過對CRISPR進行編程，在鼻、口、喉拭子或肺部液體中檢測SARS-CoV-2基因物質的片段。如果發現了病毒的遺傳物質，CRISPR酶就會發出熒光。
這種新測試名為"STOPCovid"，基于STOP平臺。在研究中，它已被證明能夠快速、準確和高度敏感地檢測COVID-19病毒SARS-CoV-2，方法很簡單，且只需要很少的培訓，并使用簡單、現成的設備，如試管和水浴。STOPCovid已在研究中得到驗證，研究人員使用了診斷為COVID-19的患者的鼻咽拭子。作為原理的證明，SARS-CoV-2 RNA被添加到唾液樣本中，然后用它進行檢測也獲得了成功。
3.Nat Med重磅！基因編輯T細胞治療癌癥是安全的！華西醫院全球首個基因編輯T細胞治療癌癥的臨床試驗結果公布！
doi:10.1038/s41591-020-0840-5
對免疫檢查點基因進行CRISPR-Cas9介導的基因編輯可以提高T細胞治療的療效，但首先必須了解其安全性和可行性。近日發表的利用CRISPR基因編輯技術對細胞進行的首次人體試驗結果表明，這種療法是安全且持久的。
近日來自四川大學華西醫院的盧鈾教授領銜的研究團隊在Nature Medicine上報告了全球首個基因編輯免疫細胞的臨床試驗結果，該研究報道了CRISPR-Cas9介導PD-1編輯的T細胞在晚期非小細胞肺癌患者中的第一期臨床試驗結果(ClinicalTrials.gov NCT02793856)。該研究的主要終點是安全性和可行性，次要終點是有效性。探索的目標包括追蹤編輯過的T細胞。結果表明研究滿足了所有預先指定的終點。
研究人員從肺癌患者身上提取了T淋巴細胞，然后利用電穿孔介導的Cas9和單導RNA質粒共轉染，使這些T細胞的PD-1失效，從而在體外制造PD-1編輯的T細胞。通常情況下，PD-1蛋白會發出信號，阻止免疫細胞對人體自身組織發起攻擊，而活躍的PD-1會打開癌癥擴散的大門。
該研究共納入22例患者；其中17人獲得了足夠的編輯T細胞進行輸注，12人能夠接受治療。研究人員發現所有與治療相關的不良事件均為1/2級。經編輯的T細胞輸注后可在外周血中檢測到。基因編輯后的T細胞在血液中至少停留了4周，這表明這種策略可能會產生持久的效果。
這些病人的中位無進展生存期為7.7周(95%置信區間，6.9 - 8.5周)，中位總生存期為42.6周(95%置信區間，10.3-74.9周)。研究人員通過對18個候選位點進行下一代測序，發現脫靶事件的中位突變頻率為0.05%(范圍為0-0.25%)。
4.Nature：鑒別出新型T細胞免疫療法靶點 有望幫助開發抵御癌癥和自身免疫性疾病的新型療法
doi:10.1038/s41586-020-2246-4
近日，一項刊登在國際雜志Nature上題為“CRISPR screen in regulatory T cells reveals modulators of Foxp3”的研究報告中，來自加利福尼亞大學等機構的科學家們通過研究表示，對調節性T細胞進行CRISRP篩選或有望揭示Foxp3分子的調節子，Foxp3是控制Treg細胞（調節性T細胞）發育和功能的關鍵轉錄因子之一，它的是Treg免疫生物學重要的進步，也為科學家們進一步了解Treg功能和作用機制打開了一扇“門”。
圖片來源：Frontiers。
這項研究中，研究人員開發出了一種用于初級小鼠Treg細胞表型研究的基于CRISPR的聯合篩選平臺，同時研究人員利用該技術對大約500和核因子進行了靶向功能缺失的篩選分析，從而識別出能促進或干擾Foxp3表達的基因調節程序。研究者Jessica T. Cortez說道，我們發現了多個Foxp3表達的調節子，其中就包括泛素特異性肽酶22（Usp22）和環指蛋白20（Rnf20）；Usp22是SAGA染色質修飾復合體去泛素化模塊的成員，其能作為一種正向調節因子來穩定Foxp3的表達，然而，篩選結果表明，作為E3泛素連接酶，Rnf20能夠成為Foxp3的負向調節子。
研究者表示，在小鼠機體中對Usp22進行Treg特異性地剔除或能降低Foxp3蛋白的水平并誘發其抑制性功能的缺失，從而導致自發性自身免疫反應的產生，但在多種癌癥模型中卻能保護機體抵御腫瘤的生長；在Usp22缺失的Treg細胞中，Foxp3的不穩定或能被Rnf20的剔除來拯救，這就揭示了Treg細胞中或許存在一種相互的泛素化開關。?
5.Nature重大突破：利用CRISPR實現病毒高通量檢測，一次檢測169種病毒！
doi:10.1038/s41586-020-2279-8
研究人員已經開發出一種新技術，可以靈活地擴展基于CRISPR的分子診斷學，使用微流體芯片可以同時運行數千個測試。單片芯片的能力范圍可以從一次在1000多個樣本中檢測一種單一類型的病毒，到在少量樣本中搜索160多種不同的病毒，包括COVID-19病毒。
這項技術被稱為核酸多重評估的組合排列反應(Combinatorial Arrayed Reactions for Multiplexed Evaluation of Nucleic acids，CARMEN)，研究人員在病人樣本上進行了驗證，當天就能得到結果，將來有一天可能會用于廣泛的公共衛生工作。
這項研究成果發表在Nature雜志上，由麻省理工學院Broad研究所和哈佛大學博士后Cheri Ackerman和Cameron Myhrvold共同領導。Broad研究所核心成員、麻省理工學院生物工程系副教授Paul Blainey和哈佛大學教授、Broad研究所成員以及霍華德·休斯醫學研究所研究員Pardis Sabeti是這篇文章的共同通訊作者。
6.Disease Models & Mechanisms:研究揭示罕見病的遺傳機制
doi:10.1242/dmm.041913
在最近一項研究中，來自弗吉尼亞理工大學的研究者們通過遺傳學手段將一種罕見的人類疾病與PHETA1基因突變聯系起來。
通過在斑馬魚中使用CRISPR基因組編輯和其他研究工具，科學家發現斑馬魚的PHETA1同源蛋白對于斑馬魚的腎功能和顱面發育至關重要。該研究發表在最新一期的《Disease Models and Mechanisms》上。
圖片來源：Www.pixabay.com。
研究作者，生物醫學研究所副教授Albert Pan與美國國立衛生研究院（NIH）團隊合作，研究了與患者相關的突變可能如何影響其臨床表型。
在人類患者中，PHETA1突變會造成發育遲緩，面部和腎臟異常，其PHETA1蛋白發生突變。研究人員在斑馬魚中構建了類似的突變，發現它們與OCRL（Lowe綜合征的致病蛋白）存在有害相互作用。
缺乏類似PHETA1的蛋白質會導致斑馬魚的腎臟生理功能和顱面發育受損，類似于患者的腎臟和顱面特征。斑馬魚的顱面缺陷可能是由組織蛋白酶K失調引起的，該酶負責降解膠原蛋白，并在骨質疏松癥中起作用。
在基因組分析，蛋白質建模，顱面發育的研究過程中，許多研究小組進行了合作。Pan說：“這是一個復雜的，跨學科的項目，最終融合在一起。我們將個體的表型與潛在的基因聯系在一起。我們為醫學科學家提供了定義常見綜合征的起點，并發展了預防和治療方法。”
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【2月】
1.Science：經過CRISPR基因編輯的CAR-T細胞在癌癥患者體內是安全的+ w/ w( p( e5 t+ x
doi:10.1126/science.aba7365; doi:10.1126/science.aba9844' f+ P1 }4 \??B" P. ?7 S- w
在一項新的研究中，來自美國賓夕法尼亞大學和斯坦福大學的研究人員將兩種最先進的方法---CRISPR（對DNA進行編輯）和T細胞療法（利用免疫系統的哨兵破壞腫瘤）---結合在一起，從而在快速發展的癌癥免疫療法領域開創了新的篇章。他們報道兩名女性和一名男性，年齡都在60多年，其中的一人患有肉瘤，剩余兩人患有一種稱為多發性骨髓瘤的血癌。這三名患者在去年接受了他們自身的經過CRISPR基因編輯的免疫細胞治療。相關研究結果于2019年2月6日在線發表在Science期刊上，論文標題為“CRISPR-engineered T cells in patients with refractory cancer”。; u! v" F' }+ [" I" P
圖片來自Science, 2020, doi:10.1126/science.aba9844。3 p$ C- r??l. h5 s8 b' s" s& [
對這三名患者來說，益處是有限的：一人已經死亡，而另外兩人的病情已經惡化。但是，論文通訊作者、賓夕法尼亞大學癌癥研究員Carl June說，這項經過多年監管審查的臨床試驗并不是為了治愈癌癥，相反，它的目標是表明這種策略是可行的和安全的。
這些研究人員先是尋找那些所患的腫瘤產生一種名為NY-ESO-1的蛋白的患者，以便將一個編碼靶向這種蛋白的基因添加到從這些患者體內提取出的T細胞中。這些患者也需要攜帶一種特定類型的人類白細胞抗原（HLA），HLA是一種免疫蛋白復合物，有助于灌注回患者體內的T細胞茁壯成長。符合條件的四名患者都病得很重，這是這種新療法經常遇到的情形。一名患有多發性骨髓瘤的女性患者接受了三次骨髓移植。另一名在三十多歲時患上肉瘤的女性患者病情太重無法接受她的在實驗室中經過基因改造的T細胞治療，她接受臨床關懷，死了。
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為了促進來自這些患者的T細胞抵抗他們所患的疾病，這些研究人員使用CRISPR敲除了兩個編碼所謂T細胞受體（TCR）的基因。此外，他們還削弱了第三個基因，它編碼一種稱為PD-1的蛋白。他們推測，PD-1可以阻止免疫反應，清除PD-1的影響可能會豐富T細胞的功能。隨后，他們將一個不同的靶向NY-ESO-1的T細胞受體編碼基因插入到T細胞中。
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對這三名患者的密集監測，包括抽血以研究他們體內的經過基因改造的T細胞，結果證實了CRISPR會導致一些脫靶變化。但是它們很少，而且具有這些意想不到的DNA變化的細胞數量會隨著時間的推移逐漸消失。令人鼓舞的是，這些經過CRISPR基因編輯的T細胞可在體內持續至少9個月的時間，而現有的CAR-T細胞療法研究中，這一數字為大約2個月。影像學檢查顯示出“良好的健康的T細胞”，在實驗室研究中，它們在輸注回患者體內幾個月后就可以擊退癌癥。
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但在這三名患者中，預后卻不高。最好的反應是在一名肉瘤患者體內觀察到的，他的原發性腫瘤縮小了，不過他的癌癥后來又惡化了。這些研究人員提出了可能的原因，包括接受治療的患者人數較少，以NY-ESO-1為靶標可能存在局限性（選擇它作為靶標部分上是出于它具有較好的安全記錄）以及未能在許多T細胞中敲除全部的三個基因。?. i( ^??|+ H( X/ y2 H+ O* b3 B1 @
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2.Sci Rep：攜帶帕金森病突變細胞有助于疾病研究2 O* \' u+ O& S* ]* i
doi:10.1038/s41598-020-60273-2" _+ o+ c/ a3 I: G4 W: |
在最近一項研究中，科學家們使用基因編輯工具，將疾病相關基因突變引入猴源干細胞中，并成功地抑制了帕金森氏癥患者經常會出現細胞生化異常反應。文章作者，威斯康星大學麥迪遜分校Marina Emborg教授說：“我們現在知道如何將一個單一的突變（點突變）插入到猴源干細胞中。”相關結果發表在最近的《Scientific Reports》雜志上。在該研究中，這些研究人員使用基因編輯技術CRISPR來改變細胞遺傳密碼中的單個核苷酸，并將其命名為G2019S。?$ _/ Z: B6 ~6 N: t- f/ u; S
在人類帕金森氏癥患者中，這種突變導致參與細胞代謝的酶LRRK2過度活躍。這項新研究首次產生了僅產生具有G2019S突變的細胞，這使得研究該突變在疾病中的作用變得更加容易。
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3.Science子刊：基因編輯工具CRISPR-Cas9遭遇新挫折！新研究揭示它可導致大量不想要的DNA重復. w4 X/ e8 @. w
doi:10.1126/sciadv.aax2941
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在一項新的研究中，來自德國明斯特大學的研究人員發現，在小鼠進行常規的CRISPR-Cas9基因插入過程中，不必要的DNA重復頻率很高。相關研究結果發表在2020年2月21日的Science Advances期刊上，論文標題為“Pervasive head-to-tail insertions of DNA templates mask desired CRISPR-Cas9–mediated genome editing events”。他們描述了他們如何發現不必要的DNA重復，并針對這一點提醒了其他的研究人員。
這一發現是偶然的，這是因為作為免疫學研究工作的一部分，他們當時正在研究基因S100A8編碼的一種鈣結合蛋白。為此，他們使用了CRISPR-Cas9來讓這個基因無法表達蛋白，這是一種敲除編輯（knockout editing，即利用CRISPR-Cas9基因編輯剔除靶基因）的形式。他們先進行標準的PCR測試和隨后進行更專業的PCR測試來檢測靶基因，以確保一切按計劃進行。研究結果表明，只有兩次編輯取得了成功，這讓他們感到吃驚。他們接著將一只成功進行基因編輯的小鼠與一只野生小鼠交配，以了解為何編輯成功率如此之低。通過使用一種特殊類型的PCR對小鼠后代進行的測試顯示七只小鼠后代攜帶經過編輯的基因S100A8，其余的小鼠后代具有不想要的DNA重復。
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這些研究人員對他們的發現感到震驚，于是他們進行了第二項研究，對小鼠的一個不同基因進行編輯。專業測試顯示，在接受測試的50只小鼠中，有30只小鼠具有多個不想要的的基因組片段拷貝，而且這些拷貝是作為CRISPR-Cas9編輯的一部分插入到小鼠基因組中的。實驗再次表明，標準PCR測試未能發現這些拷貝。5 O. `( ^" [??v4 t7 |! O5 k
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4.Cell Stem Cell：利用堿基編輯器可以治愈人細胞中的遺傳病2 A$ p+ p& y% S
doi:10.1016/j.stem.2020.01.019- G* D0 Z1 n# e& Q
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2012年開發的基因組編輯工具CRISPR/Cas9可以將基因中的突變片段切割掉，并用一個未發生突變的片段進行替換，而一種稱為堿基編輯器的新型CRISPR可以在不切割DNA的情況下修復突變。因此，使用堿基編輯器進行基因組編輯被認為更安全。如今，在一項新的研究中，來自荷蘭烏得勒支研究所和烏得勒支大學等研究機構的研究人員首次證實堿基編輯器可以安全地治愈源自患者的干細胞中的囊性纖維化（cystic fibrosis）。相關研究結果于2020年02月20日在線發表在Cell Stem Cell期刊上，論文標題為“CRISPR-Based Adenine Editors Correct Nonsense Mutations in a Cystic Fibrosis Organoid Biobank”。論文通訊作者為烏得勒支研究所的Hans Clevers和烏得勒支大學的Jeffrey Beekman。
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圖片來自Cell Stem Cell, 2020, doi:10.1016/j.stem.2020.01.019。
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根據烏得勒支研究所生物學家Maarten Geurts和烏得勒支大學生物學家Eyleen de Poel的說法，2018年開發出的一種新的CRISPR酶使得CRISPR技術更精確，更不易出錯。Maarten說，“在傳統的CRISPR/Cas9基因組中，切割特定的DNA片段會導致DNA損傷。這樣做的目的是，細胞使用實驗室制造出的'健康'DNA片段來修復這種切割。在稱為堿基編輯器的新型CRISPR技術中，對Cas9進行了改進，使得它不再切割DNA，但仍能檢測到突變位點，因此，無需切割DNA并替換有缺陷的DNA片段，突變位點可在現場直接修復，從而使得它成為一種更有效的基因組編輯工具。”
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當前的這項新的研究表明CRISPR/Cas9的這種新版本（即堿基編輯器）可以安全有效地應用于人類干細胞。
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5.APL Bioeng：利用CRISPR打開DNA來消除疾病
doi:10.1063/1.5127302; p! @$ g! q8 N. Q$ }0 `
一種蛋白質編輯輔助因子正在為剪切和粘貼DNA編輯器(如CRISPR)訪問以前無法訪問的感興趣基因掃清道路。打開這些遺傳密碼的區域對于提高CRISPR的效率和邁向未來的、基于基因的疾病治療是至關重要的。這種DNA結合編輯輔助因子是由一個美國人設計的，他們在APL生物工程中描述了他們的設計。
來自亞利桑那州立大學和埃默里大學的主要作者Karmella Haynes說："這篇論文的創新之處在于使用了另一種與CRISPR DNA編輯器協同傳遞的蛋白質，去掉了染色質包裝，這樣CRISPR就能更容易地獲取DNA。"?% s% ^, w6 V" J, O- I' k3 M
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他們使用了一種完善的人工系統，可以打開或關閉一個基因的染色質包裝--熒光素酶基因--它編碼一種容易檢測到的發光蛋白。在檢測染色質填充狀態時，研究小組發現了幾個編輯助手，他們被稱為DNA結合瞬時表達激活相關蛋白(AAPs)，破壞了染色質，使CRISPR能夠成功編輯熒光素酶基因。
6.基因編輯大牛張鋒利用基于CRISPR-Cas13的SHERLOCK系統檢測冠狀病毒2019-nCoV
新聞來源：A protocol for detection of COVID-19 using CRISPR diagnostics* e' Q# g/ Z6 X
最近的新型冠狀病毒SARS-CoV-2（之前稱為2019-nCoV，這種病毒感染導致的疾病稱為COVID-19）疫情給全球健康帶來了巨大挑戰。為了應對這一全球挑戰，美國布羅德研究所、麥戈文腦科學硏究所及其合作機構致力于提供潛在有用的信息，包括分享可能能夠支持開發潛在診斷方法的信息。
作為采取的應對措施的一部分，張鋒（Feng Zhang）、Omar Abudayyeh和Jonathan Gootenberg開發了適用于純化的RNA的研究方案，這可能有助于開發基于CRISPR的診斷方法來臨床檢測2019-nCoV。這個研究方案包括三個步驟。它可以用于測試當前從臨床樣本中提取的用于定量PCR（qPCR）測試的RNA：步驟1：將提取出的RNA在42℃下等溫擴增反應25分鐘；步驟2：讓步驟1中的擴增產物與Cas13蛋白、gRNA和報告分子在37℃下孵育30分鐘；步驟3：將試紙條浸入步驟2中的反應產物溶液中，結果應當在5分鐘內出現。
這種初始的研究方案并不是診斷性的測試方法，而且尚未在患者樣本上進行測試。任何診斷方法都需要針對臨床用途進行開發和驗證，并且需要遵循所有當地法規和最佳實踐。盡管如此，這種研究方案仍然為使用試紙條建立基于SHERLOCK的2019-nCoV診斷方法提供了基本框架。
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7.Nature：從地球不同環境中發現351種新的巨大噬菌體，它們模糊了病毒和細菌之間的界線??A, Z" e1 @% G; d' ?, B, H
doi:10.1038/s41586-020-2007-4
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在一項新的研究中，來自美國加州大學伯克利分校、科羅拉多州立大學、斯坦福大學、美國能源部聯合基因組研究所、匹茲堡大學醫學院、中國中山大學、南非開普敦大學、法國國家科學研究中心、英國倫敦大學學院、澳大利亞墨爾本大學、丹麥技術大學、日本原子能機構和加拿大多倫多大學的研究人員發現了數百種異常大的、能殺死細菌的病毒，它們通常具有與活的有機體相關的功能，這模糊了活的細菌與病毒之間的界線。相關研究結果于2020年2月12日在線發表在Nature期刊上，論文標題為“Clades of huge phages from across Earth’s ecosystems”。論文通訊作者為加州大學伯克利分校的Jill Banfield教授。論文第一作者為加州大學伯克利分校研究生Basem Al-Shayeb和研究助理Rohan Sachdeva。
這些研究人員通過搜索龐大的DNA數據庫來發現這些巨大噬菌體（huge phage，也稱為megaphage），這些DNA數據庫是從將近30種不同的地球環境---從早產兒和孕婦的腸道到西藏溫泉、病房、海洋、湖泊和深層地下---中產生的。他們總共鑒定出351種不同的巨大噬菌體，它們的基因組比吞噬單細胞細菌的病毒的平均基因組大4倍或更多倍。在它們當中，存在迄今為止發現的一種最大的噬菌體：它的基因組長735000個堿基（即735kb），比噬菌體的平均基因組大近15倍。這個已知最大的噬菌體基因組比許多細菌的基因組大得多。! v1 Z, n7 l$ _6 H% e
具有諷刺意味的是，在這些巨大噬菌體所攜帶的DNA中，存在細菌用來對抗病毒的CRISPR系統的一部分。很有可能發生的情形是，一旦這些噬菌體將它們的DNA注入細菌，這種病毒CRISPR系統就會增強宿主細菌的CRISPR系統，很可能主要是讓細菌CRISPR系統靶向其他病毒。
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這些巨大噬菌體中的一種也能夠制造一種類似于Cas9蛋白的蛋白，Cas9是由加州大學伯克利分校的Jennifer Doudna和她的歐洲同事Emmanuelle Charpentier改進的用于基因編輯的革命性工具CRISPR-Cas9的一部分。這些研究人員將這種微小的蛋白稱為Cas?，這是因為希臘字母?或phi通常被用來表示噬菌體。" |) g, p$ G' ~2 |) u6 [
Sachdeva說，“在這些巨大噬菌體中，尋找用于基因組工程的新工具的潛力很大。我們發現的許多基因都是未知的，它們沒有假定的功能，可能是工業、醫學或農業應用中新蛋白的來源。”' g+ D. V3 K9 K# {) U
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8.Sci Adv：CRISPR基因編輯能夠修復遺傳性肝損傷0 q" Y& N' O??Z+ w/ W" K+ c# ^
doi:10.1126/sciadv.aax5701' E# |7 Z: J6 |3 v+ k& V( j8 o
近日，來自賓夕法尼亞大學醫學院的研究人員在《Science Advance》雜志上在線發表的研究表明，一項新的CRISPR基因編輯技術可預防一中由數百種不同突變驅動的遺傳性肝病的發生，并改善了小鼠的臨床癥狀。研究結果表明，這種有前途的CRISPR工具可以潛在地治療因鳥氨酸轉氨甲酰酶（OTC）缺乏以及其它同基因不同位點的突變導致的罕見代謝尿素循環異常的患者。?9 m$ c+ @7 {6 C; i- t$ {/ B$ z* f; T$ D
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這種CRISPR基因編輯方法建立在以前相同研究團隊開發的方法的基礎上。這次，研究者們采用了一種新型的雙重腺相關病毒（AAV）來傳遞其有效成分，通過將“小基因”插入基因組中，以在肝細胞中實現OTC的持續表達。 與此前糾正單點突變的治療方法相比，這種“剪切”-“粘貼”的方法能夠顯著改善新生小鼠的臨床，并且能夠持續到成年。
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“就像大多數對新生兒具有致命影響的遺傳性疾病一樣，長期有效的早期治療至關重要。”文章作者，基因治療計劃和基因治療主任James Wilson博士說。 “在這里，我們進一步改善了CRISPR技術，不僅可以維持細胞中OTC的表達，還可以擴展其治療能力。我們的目標是最終將這種基因編輯方法向臨床階段轉化，以治療患有OTC障礙和其他遺傳疾病的患者分散在整個基因中的突變，而非單個突變。”: W) q1 L+ ?$ X9 F- C6 n
9.華人科學家最新兩篇Nature Biotechnology構建出超精準的堿基編輯器
doi:10.1038/s41587-020-0414-6; doi:10.1038/s41587-020-0412-8' M/ N5 F' L& U: g
基于CRISPR的基因編輯具有潛在的治療優勢，但也存在一些技術缺陷。在這些基因編輯工具中，堿基編輯器可以重寫組成DNA的四個堿基---腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）和鳥嘌呤（G）---之一。
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如今，在兩項新的研究中，來自美國布羅德研究所和霍華德休斯醫學研究所的研究人員發明了新的CRISPR工具，這些工具通過改進堿基編輯器的精確度和基因組靶向能力解決了它們面臨的一些挑戰。相關研究結果于2020年2月10日在線發表在Nature Biotechnology期刊上的論文中，論文標題分別為“Evaluation and minimization of Cas9-independent off-target DNA editing by cytosine base editors”和“Continuous evolution of SpCas9 variants compatible with non-G PAMs”2 j/ ^6 J- W2 }+ F/ `
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圖片來自Frontiers in Plant Science, 2018, doi:10.3389/fpls.2018.01361。8 B1 K! Y: f) j$ V7 ^4 {; F$ }
在第一項新的研究中，這些研究人員設計出新的胞嘧啶堿基編輯器，將一種難以捉摸的脫靶編輯減少了10～100倍，從而使得這些新的胞嘧啶堿基編輯器特別有望用于治療人類疾病。在第二項新的研究中，他們通過讓現有的Cas9蛋白進化而獲得了新一代CRISPR-Cas9蛋白，它們能夠靶向更大部分的致病突變，包括一種導致鐮形細胞貧血的突變。在此之前，這種突變仍然很難通過以前的CRISPR方法加以靶向。
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這兩篇論文的通訊作者、布羅德研究員默金醫療變革技術研究所所長、哈佛大學化學與化學生物學教授、霍華德休斯醫學研究所研究員David Liu說，“鑒于人類基因組編輯時代尚處于脆弱的起步階段，因此，當我們開始將這些基因編輯器導入人體時，我們應盡一切努力將任何不良影響的風險降至最低，這一點很重要。將這種難以捉摸的脫靶編輯--- Cas9非依賴性編輯（Cas9-independent edit，即不依賴于Cas9的編輯）---減到最少是實現這一目標的重要一步。這種脫靶編輯可以在基因組的隨機位置上發生。當你進行10次實驗時，你會得到10個不同的答案。這使得研究這一點極具挑戰性。
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【1月】
1.Nature：揭示為何大約40%的細菌缺乏CRISPR-Cas系統
doi:10.1038/s41586-020-1936-2
在一項新的研究中，來自英國埃克塞特大學、法國蒙彼利埃大學和新西蘭奧塔哥大學的研究人員揭示了細菌免疫系統如何對它們的宿主有害，并解釋了為何在許多細菌中沒有發現它們。相關研究結果于2020年1月22日在線發表在Nature期刊上，論文標題為“Targeting of temperate phages drives loss of type I CRISPR–Cas systems”。
圖片來自Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-1936-2。
CRISPR-Cas是一種細菌免疫系統，可保護細菌免受病毒（稱為噬菌體）的感染。這種免疫系統的作用機制是竊取一小段病毒DNA并在未來的感染中利用這段病毒DNA靶向和破壞匹配的病毒基因組部分。CRISPR-Cas的靶向作用會破壞這種病毒基因組，這意味著無法產生新的病毒拷貝。
論文第一作者、Westra實驗室研究員Clare Rollie和Anne Chevallereau解釋道，“我們的新結果表明這種細菌免疫系統無法消除溶原性噬菌體，并且在噬菌體感染期間經常導致對宿主有害的自身免疫反應。”
這種類型的自身免疫反應是由靶向整合到宿主基因組中的病毒DNA的CRISPR-Cas系統引起的，從而導致宿主細胞死亡和病毒釋放。他們發現從基因組中丟失了CRISPR-Cas系統的細菌細胞避免了自身免疫靶向引起的損傷，得以存活和增殖。因此，缺乏這種關鍵的免疫系統是一種優勢。
2.Nat Commun：干細胞、CRISPR以及基因測序共同幫助建立腦癌模型
doi:10.1038/s41467-020-14312-1
近日，加利福尼亞大學圣地亞哥分校醫學院的研究人員使用基因工程化的人類多能干細胞，創建了一種新型的癌癥模型，用于體內研究膠質母細胞瘤如何隨時間發展和變化。
共同資深作者Frank B. Funari博士說：“我們已經開發出經過CRISPR改造的干細胞模型，在膠質母細胞瘤中具有與腫瘤相關的基因突變，攜帶該突變的細胞基本上具有患者來源腫瘤的所有特征，包括染色體外DNA擴增在內。”
在最近發表在《Nature Communications》雜志上的文章中，研究人員使用CRISPR編輯技術在原本正常的基因組中進行了靶向突變，從而創造了可促進腫瘤發展的遺傳變異。接受改造的腫瘤細胞在行為，病理學，轉錄組特征以及遺傳突變進化等方面表現得與4級神經膠質瘤十分相似。
共同資深作者Gene W. Yeo說：“單細胞RNA測序和計算工具的加入使得我們能夠通過大數據分析真正評估體內腫瘤的異質性。”
3.Nat Med：基因療法治療杜氏肌營養不良癥
doi:10.1038/s41591-019-0738-2
杜氏肌營養不良癥（DMD）是兒童中最常見的遺傳性肌肉疾病。對此，慕尼黑工業大學（TUM）等機構的研究人員開發出一種基因療法，可以為患有DMD的患者提供永久性的緩解。
Dystrophin蛋白是肌肉組織再生的關鍵。患有杜氏肌營養不良癥的人由于基因突變，缺乏這種必需的蛋白質，因此他們的肌肉細胞會隨著時間的流逝而退化，并逐漸被結締組織和脂肪組織取代。DMD主要影響男性，因為關鍵的突變位點位于X染色體上。
由TUM的科學家通過優化Crispr-Cas9基因編輯技術，首次成功地修復了豬中突變的肌營養不良蛋白基因。TUM和德國環境健康研究中心的遺傳學家Wolfgang Wurst教授說：“這些基因剪刀非常有效，并且可以糾正肌營養不良蛋白基因。”與沒有接受該治療的疾病動物相比，所治療的動物對心律不齊的敏感性較低，并且預期壽命增加。?
4.Circulation：CRISPR/Cas9基因編輯或可用于治療LDLR突變型家族性高膽固醇血癥
doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.119.042476
低密度脂蛋白(LDL)受體(LDLR)突變是家族性高膽固醇血癥的主要原因之一，可誘發動脈粥樣硬化，使攜帶者具有較高的終生心血管疾病風險。CRISPR/Cas9系統是基因編輯糾正基因突變從而改善疾病的有效工具。
通過CRISPR/Cas9系統對體內體細胞進行基因編輯是否可治愈由Ldlr突變引起的家族性高膽固醇血癥？本研究在小鼠模型中對此進行研究。研究人員基于相對應的家族性高膽固醇血癥相關基因突變建立了一種無義點突變的鼠系——LdlrE208X。采用腺病毒（AAV）-CRISPR/Cas9校正肝細胞Ldlr基因上的點突變。
研究人員發現純合突變的LdlrE208X小鼠（6只）經高脂膳食喂養后表現為嚴重的動脈粥樣硬化表型，經AAV-CRISPR/Cas9治療后部分肝細胞的Ldlr突變得到糾正，LDLR蛋白的表達部分恢復（6只）。與對照組相比（每組6只），靶向單導RNA的AAV-CRISPR/Cas9組（6只）的血清總膽固醇、總甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇均顯著降低，而且主動脈粥樣硬化斑塊較小，巨噬細胞浸潤程度較低。
5.Nat Commun：新型CRISPR基因編輯技術可用于靶向擴增的抗生素抗性基因
doi:10.1038/s41467-019-13649-6
美國加利福尼亞大學圣地亞哥分校的科學家們開發了新型基于CRISPR的基因驅動系統Pro-AG，該系統顯著提高了滅活細菌耐藥性基因的效率。該研究于12月16日發表在《Nature communications》雜志上。
抗生素的廣泛使用已導致環境中抗菌素耐藥性的上升。健康專家預測，在未來幾十年中，抗生素耐藥性的威脅可能會急劇增加，如果不加控制，到2050年每年將導致約一千萬的耐藥性疾病死亡。
Pro-AG是基于CRISPR-Cas9基因編輯技術的改進。Pro-AG系統解決了一個棘手的問題，即以質粒，環狀DNA形式存在的抗生素耐藥性，這種環狀DNA可以獨立于細菌基因組復制。攜帶抗生素抗性基因的質粒的多拷貝或"擴增質粒"可以存在于每個細菌中，并具有在細菌之間轉移抗生素抗性的能力，從而對成功治療提出了艱巨的挑戰。Pro-AG通過插入修復機制來破壞抗生素抗性基因的活性，其效率比目前的插入和破壞方法高至少兩個數量級。
6.PNAS：利用CRISPR-Cas9模擬小細胞肺癌中的靶基因突變
doi:10.1073/pnas.1821893117
小細胞肺癌（SCLC）是一種致命疾病，由于缺乏有效的新療法，其治療效果在30多年來未顯著改善。大規模測序研究已經在人SCLC腫瘤中鑒定出許多反復突變的基因，其功能仍知之甚少。
在一項新的研究中，來自美國麻省理工學院的研究人員對CRISPR-Cas9系統進行改進，以快速地模擬SCLC小鼠模型中的靶基因突變。通過使用這種系統，他們發現基因p107在SCLC中起著腫瘤抑制基因的作用。此外，p107的喪失賦予了與p107存在密切同源關系的p130的喪失引發的腫瘤表型。這些研究結果表明，這種系統可用于更好地了解有助于SCLC進展的遺傳因素。
7.Nat Commun：揭示CRISPR-Cas9系統在非人類靈長類動物中不會導致明顯的脫靶效應
doi:10.1038/s41467-019-13481-y
CRISPR-Cas9是一種廣泛使用的基因組編輯工具，但其脫靶效應和在靶復雜突變仍然令人擔憂，尤其是考慮到未來的臨床應用。非人類靈長類動物與人類有著密切的遺傳和生理相似性，這使得它們成為開發基于Cas9的療法的理想臨床前模型。但是，尚未在非人類靈長類動物中進行全面的體內脫靶評估和在靶評估。?
在一項新的研究中，來自中國科學院昆明動物研究所和中國科學院上海營養與健康研究所的研究人員對經過CRISPR-Cas9處理的恒河猴進行全基因組三重測序。他們僅發現少量的可用預期的自發突變來解釋的新生突變，并未檢測到意料之外的脫靶突變。此外，長讀取測序數據未檢測到靶區域中的較大結構變異。
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的【2020年】CRISPR基因编辑技术最新进展盘点解读的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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