单碱基编辑技术在治疗遗传性贫血中的应用

单碱基编辑器(base editors,BEs)是一类基于CRISPR/Cas系统或转录激活子样效应子阵列蛋白(transcription activator-like effector,TALE)基因编辑技术的新兴碱基编辑器。该类编辑器既不需要引入DNA双键断裂,也不需要供体DNA,可针对基因组单个碱基进行精准替换,与以前的基因编辑技术相比,单碱基编辑器具有副产物更少、碱基编辑范围更大等优点,这为基因治疗点突变导致的遗传性贫血带来了曙光。本文对单碱基编辑技术的发展,以及单碱基编辑技术在基因治疗突变引起的遗传性贫血的临床尝试中取得的进展进行概述,可为未来临床上基因治疗遗传性贫血提供理论参考。

单碱基编辑技术在动物中的应用

近年发展起来的人工核酸酶技术可引起特定位点的DNA双链断裂,断裂后通过同源重组修复机制使精准单碱基编辑成为可能。基于CRISPR/Cas9将Cas9n与胞嘧啶脱氨酶或腺苷脱氨酶融合而开发出的单碱基编辑系统可进一步提高单碱基编辑的效率和精确度,在不造成DNA双链断裂的情况下实现精准单碱基编辑。对动物进行单碱基编辑不仅有望提高其生产性能,而且能为人类疾病研究作出重要贡献。文章回顾了单碱基编辑系统的发展历程,重点介绍了单碱基编辑系统在动物中的应用,并对单碱基编辑系统在动物中的应用前景进行了展望,以期为动物基因编辑技术的研发和应用提供理论依据和应用案例。

单碱基水平上胞嘧啶碱基编辑器(CBE)的研究进展

尽管新一代基因编辑技术CRISPR/Cas9拥有众多优点,但在执行单个碱基水平的突变时其效率往往很低。由于DNA的双链断裂具有很多的不确定性,又加上基于供体模板的同源末端重组(homology directed repair,HDR)仅仅发生在分裂活跃的细胞中,而非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)在整个细胞周期中都可以发生,因此,传统CRISPR/Cas9在单碱基分辨率上进行基因编辑时存在一定弊端。碱基编辑器(base editor,BE)的出现则在一定程度上弥补了这一缺陷。胞嘧啶碱基编辑器(cytosine base editor,CBE)或腺嘌呤碱基编辑器(adenine base editor,ABE)都能够在不引起双链断裂的情况下实现C·G到T·A或A·T到G·C的转换,极大地提高了单碱基编辑的应用价值。本文侧重对出现较早的CBE的原理、发展、应用及存在的问题进行综述,以期为高效单碱基突变工具在生物医学和畜牧业生产中的应用提供有益的参考和借鉴。

CRISPR技术在生物学与医学中的研究进展

作为一项新兴技术,CRISPR近年来发展迅速,其在疾病检测、模式生物构建、基因治疗领域的研究硕果累累。由于CRISPR技术原理简单、操作简易,并可与多种技术结合等优点,使之在医药、农业、环境等领域的应用具有巨大潜力。此外,除了经典的CRISPR/Cas9系统,科学家还发现了多种其他类型的CRISPR/Cas系统。同时,基于Cas9蛋白开发的单碱基编辑器(BE)和可对RNA进行编辑的CRISPR/Cas13a系统也使CRISPR的应用范围得到了极大地扩展,将对CRISPR技术的最新进展及其在生物学、医学等领域的应用进行综述。

基于CRISPR/Cas9的精准基因编辑技术研究进展

基因编辑技术是一种可以在基因组水平上对DNA序列进行改造的遗传操作技术。基于CRISPR/Cas9系统的精准编辑技术是一个操作方便、应用广泛的基因编辑技术,与传统的CRISPR/Cas9不同,精准基因编辑技术可以在不需要DNA模板的情况下对基因进行定点突变。本文重点介绍了近年来基于CRISPR/Cas9介导的精准基因编辑技术的发展,并深入分析了基因精准编辑技术面临的挑战和机遇。