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( \0 h# {: j h' V9 n# T( R3 e今天下午,诺贝尔基金会宣布,最近几年火热的CRISPR基因编辑系统斩获本年度的诺贝尔化学奖,做出卓越贡献的Emmanuelle Charpentier教授和Jennifer Doudna教授分享这一殊荣。2 I9 ?* |9 E, ]& X3 o |( L! F# j: f3 G
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8 X" a$ h! t6 j) w4 [# K, U3 ~% ^图1. 2020年诺贝尔化学奖得主: W0 u1 d0 l2 `. C8 Y
2 x3 d$ Y: ~4 Q0 K/ ?0 Q图片来源:参考资料1# w! k! o; L" j, [& v$ [
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& L, ]2 P% h* w上图为获得2020年诺贝尔化学奖的两名科学家,CRISPR技术自问世以来,就一直被诺奖候选的光环所围绕。华裔科学家张锋是将CRISPR技术付诸应用的第一人。为了CRISPR的专利归属权,Doudna和Charpentier曾与华裔科学家张锋对簿公堂,本次张锋却与诺奖失之交臂,令人唏嘘。! U- U. s* |, t: m1 c
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基因编辑是最近的一项重大发现,通过一套CRISPR-Cas9系统,科学家可以对基因上的序列信息进行编辑。比如说,某个疾病是由于一个基因突变导致的,那么我们可以通过一定方式将这个基因错误的序列给改过来。除去直接修改基因序列,我们还可以将某个基因精准地敲除掉,或者添加序列以改变基因的功能。( H' b6 Y( G i8 f# V. N% {/ s
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- j# ~# U+ i$ v9 E目前基因编辑技术已经进步到“单碱基”基因编辑,这已经是非常精确了,可以大大地降低基因编辑的脱靶效应,避免编辑的时候修改了不应该修改的基因。& B2 H# v, V9 S7 n# h
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任何新的技术突破,都会首先被应用到肿瘤的治疗方面,毕竟肿瘤是一个大病,而且全球有近千万患者等着更新的治疗措施。01
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基因编辑是最近的一项重大发现,通过一套CRISPR-Cas9系统,科学家可以对基因上的序列信息进行编辑。比如说,某个疾病是由于一个基因突变导致的,那么我们可以通过一定方式将这个基因错误的序列给改过来。除去直接修改基因序列,我们还可以将某个基因精准地敲除掉,或者添加序列以改变基因的功能。) X/ h; S9 Y9 e+ B
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/ d5 q; t7 M& s5 e目前基因编辑技术已经进步到“单碱基”基因编辑,这已经是非常精确了,可以大大地降低基因编辑的脱靶效应,避免编辑的时候修改了不应该修改的基因。
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任何新的技术突破,都会首先被应用到肿瘤的治疗方面,毕竟肿瘤是一个大病,而且全球有近千万患者等着更新的治疗措施。) f) E, e8 _8 S+ i( g
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图2. 基因编辑应用在肿瘤研究的报道越来越多
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图片来源:参考文献4
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' i8 Z) e! F* x" }如上图,基因编辑应用在肿瘤诊断和治疗应用的研究论文越来越多,在多种肿瘤都有相关的研究报道。- i, Y. ]* [( u/ a7 T8 n
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基因编辑在肿瘤治疗中的应用
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5 t. T. H, k1 ^5 r9 T5 O; _6 _& a基因编辑技术诞生以来,很多肿瘤学家开始思考将这个技术应用于新药开发,或者具体的治疗过程。
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1 A' B9 `; w. _3 B% }* R图3. CRISPR-Cas9在癌症治疗中的应用潜力3 \ X; M/ a% R" J; I; }. X$ R
2 S% K9 O8 p0 Q* t2 O图片来源:参考文献5( ^, E& z& l; d" d" ?! O/ _# U
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如上图所示,基因编辑技术应用在肿瘤治疗的潜力非常巨大,比如可以进行癌细胞基因组的编辑,以发现哪些基因对肿瘤的发展或转移比较重要。此外还可以用来对付引发癌症的病毒感染,各种肿瘤模型的构建。当然最重要的是可以进行新抗癌药物的研发。此外对于现有的肿瘤治疗措施,也可以通过基因编辑来增强和改进。; l2 A0 g0 v$ [; z, y
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图4. 基因编辑技术可以用来鉴定影响肿瘤进展和转移的基因
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图片来源:参考文献2' N, e3 j D5 g* t
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4 e4 X+ e( ?$ a$ T如上图所示,每一种癌症的基因突变是不同的,那么参与肿瘤发展和转移的基因也不一样。为此我们可以通过基因编辑的技术来筛选那些基因是关键的,如果通过实验确定了关键的基因,那么就可以针对这些基因研发药物以治疗肿瘤。
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" V, \& a5 ~# H ~" Y t7 ^对于目前大火的PD-1治疗,基因编辑技术也可以大显身手。大家了解免疫细胞表达PD-1蛋白,而肿瘤细胞表达PD-L1蛋白,当免疫T细胞识别出了肿瘤细胞准备攻击时,PD-1和PD-L1两个蛋白相互识别阻止了免疫T细胞的攻击,所以使用药物来阻断这两种蛋白的结合。实际上我们也可以通过基因编辑的技术来促使免疫细胞攻击肿瘤。
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图5. CRISPR / Cas9作为治疗癌症的工具9 i" h$ b& B( U4 U3 U- Q" ~
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图片来源:参考文献24 ^ V4 ?* H, }4 ]) B: O
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" F; I/ ?! _/ e如上图所示,我们通过基因编辑的技术,将T细胞的PD-1蛋白敲除掉,然后再进行大量扩增免疫T细胞,回输入到患者身体,这个时候肿瘤细胞表达多少PD-L1也不用怕了,因为免疫T细胞已经没有PD-1蛋白了。可以增加免疫系统击杀肿瘤的能力。; L' w" o, L- a2 ~! \
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图6. 使用CRISPR / Cas9进行肿瘤治疗的注册临床试验# V" E! G1 t6 R4 i) b2 C1 O
. A4 W9 e* }/ X" ^图片来源:参考文献2; E% b/ V2 V* p( m7 V D- p; q; S! B
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+ Y0 Y: T, d- `, ]3 `/ B上图为近期的一些临床研究,这些临床研究都利用基因编辑的技术来增强治疗肿瘤的效果。
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癌度带大家回顾一下,我们将传统放化疗比作肿瘤治疗的1.0时代,那么靶向治疗和免疫治疗将分别属于2.0时代、3.0时代。而基于基因编辑技术的肿瘤治疗时代将是4.0时代。相比靶向治疗、PD-1等免疫治疗带给我们的惊喜,基因编辑技术对肿瘤治疗而言更是具有无限潜力和想象力。基于这一技术,会有更多更新的治疗药物和治疗理念出现,真正助益到肿瘤患者。; y/ a9 U s1 X; d0 s3 Y
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a/ Y8 l6 R1 b( n b0 ^" u& o/ E7 h我们相信,总有一天会将肿瘤控制为慢性疾病。: t( n/ a3 P r" E( w! N
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