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基因编辑在肾脏疾病中的应用
英国纽卡斯尔大学的研究人员在细胞和小鼠模型中表明，基因编辑可用于Joubert综合征，以阻止携带CEP290缺陷基因对患者肾脏造成损害。Joubert综合征是一种脑部疾病，引起不同程度的身体、精神和视觉障碍。大约80000个新生儿中有一个会得这种病，其中的三分之一患者会导致肾衰竭。 并非所有Joubert综合征患者都携带错误的CEP290，但是那些携带缺陷的就会发展成肾病，可能需要肾移植或透析。重大突破这项由英国肾脏研究公司资助的研究发现，利用一串工程DNA诱使细胞“自我编辑机制”绕过导致肾脏损伤的CEP290突变，这种名为“外显子跳读（exon-skipping）”的技术有可能彻底解决这种遗
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麻省理工发现新的Cas9酶，可靶向基因组中更多的位置
最近在麻省理工学院（MA，USA）进行的研究发现了一种新的Cas9酶，它将大大增加未来CRISPR-Cas系统在基因组中潜在靶标的数量。该研究目标是寻找增加基因编辑工具潜在范围的方法，由麻省理工学院的Joseph Jacobsen领导。CRISPR-Cas9系统需要与靶标相邻的PAM序列以促进Cas9酶识别和结合至该位点（CRISPR靶向特异性是由两部分决定的，一部分是RNA嵌合体和靶DNA之间的碱基配对，另一部分是Cas9蛋白和一个短DNA序列，这个短的 DNA序列通常在靶DNA的3'末端发现，被称为protospacer adjacent motif）。目前，最常用的SpCas9酶（ 源自
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Broad研究所开发出功能更强大的CRISPR文库
CRISPR混合文库的出现让研究人员能够轻松地开展全基因组筛选，从而更高效地研究基因功能。通过将特异性sgRNA与Cas9或Cas9衍生物相结合，CRISPR文库可用于敲除、抑制或激活靶基因。最近，Broad研究所的David Root和John Doench实验室开发出人类全基因组范围的CRISPRko（敲除）、CRISPRi（干扰）和CRISRPa（激活）文库。这些文库利用优化的sgRNA，它们是根据Doench等人2014年提出的规则来设计的。与其他的CRISPR文库相比，它们在sgRNA数量更少的情况下表现更为出色。Brunello：人类CRISPRko sgRNA文库Brunello
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Science：科学家呼吁全球监管基因编辑生物
在非洲西部的布基纳法索，政府正考虑用转基因蚊子来消灭疟疾。在美国马萨诸塞州的楠塔基特岛，官员们正利用基因编辑这种工具来对抗莱姆病。同时，科学家还利用基因技术让珊瑚适应不断变化的海洋环境。一方面，人们对基因编辑技术带来的突破感到惊叹。另一方面，人们也对基因编辑的生物释放到环境中的潜在后果以及缺乏管理监督而深感担忧。一个由耶鲁大学研究人员领导的跨学科小组近日在《Science》杂志上发表文章，主张新的全球管理，以确保对基因编辑的潜在益处和风险进行评估。他们认为，这些技术很复杂，需要逐个开展仔细而明智的审核。这项研究的通讯作者、耶鲁大学的副研究员Natalie Kofler说：“这种技术现在面临的最
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David Liu 最新《Nature》：无模板CRISPR-CAS9基因编辑！
到现在为止。布列根和妇女医院的调查人员与麻省理工学院博德研究所的同事合作，发现无模板的Cas9编辑是可预测的，他们已经开发了一种机器学习模型，可以高精度地预测插入和删除。该团队由共同通讯作者Richard Sherwood博士，David Liu博士和 David Gifford博士领导，已经证明，这种方法可用于编辑和修复与人类细胞系中的三种疾病——Hermansky-Pudlak综合征、MNKEs病和家族性高胆固醇血症——相关的突变，其中超过一半的病例具有可预测的修复结果。这些进步对研究和临床应用都有重要意义。该成果发表在Nature杂志上。（引起血液凝固缺乏和白化病的Hermansky P
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新基因治疗将脑胶质细胞转化为神经元！
在一系列动物实验中，由宾夕法尼亚州立大学陈功（Gong Chen）博士领导的一个研究小组开发了一种新的基因疗法，对神经胶质细胞进行重新编程——这些胶质细胞包围着每个神经元，当神经元死亡时可被重新激活——将它们变成健康的、有功能的神经元细胞。生物学系维恩•魏勒曼冠名主任教授陈功博士，11月4日在圣地亚哥神经科学协会的年会上介绍了这一发现，他说，虽然还需要更多的研究，但是他希望这项创新技术最终能够造福脑损伤和神经退化疾病患者。“治疗诸如中风、阿尔茨海默病和帕金森病等严重神经疾病的临床缺口很大，”陈教授说。“神经元丢失是脑和脊髓功能障碍的共同原因。因此，仅仅靶向受这些神经退行性疾病影响的
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Nature Biotechnology发表CRISPR新成果：
针对长链非编码RNA的完全敲除高通量筛选
作为强大的基因编辑工具，CRISPR/Cas9系统能够在蛋白编码基因的外显子区域产生移码突变而彻底破坏蛋白表达及功能，这一特性被广泛应用于基因的大规模功能性筛选研究。人类基因组中除了蛋白编码基因，绝大多数区域为非编码序列。其中长链非编码RNA（lncRNA）已有上万个位点被注释，但是它们绝大多数功能未知，一些已知功能的lncRNA与癌症等很多疾病的发生发展密切相关。来自北京大学生命科学学院的研究人员发表了题为“Genome-wide screening for functional long noncoding RNAs in human cells by Cas9 targeting of
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中国科学家10月参与发表多篇Nature文章
生物通报道：10月中国学者参与的多项研究在Nature杂志及其重要子刊上发表，其中包括生物信息追踪新方法揭示结直肠癌T细胞动态变化、发现cGAS酶的促癌作用，以及基因编辑技术精准靶向多个产量和品质性状的新成果。首先，来自北京大学未来基因诊断高精尖创新中心（ICG）、生命科学学院BIOPIC、北大-清华生命科学联合中心的张泽民研究组与美国安进公司欧阳文军团队及北京大学人民医院申占龙课题组合作，开发了STARTRAC（Single T-cell Analysis by Rna-seq and Tcr TRACking）的生物信息学分析方法，利用该方法系统性地刻画了来自12个结直肠癌病人的大量T细胞
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Nature Medicine：如何判断人体对CRISPR-Cas9基因编辑是否产生免疫？
生物通报道：CRISPR-Cas9基因编辑系统为基因治疗领域带来了新的希望，提供了能够治疗遗传疾病的分子工具。来自柏林夏里特医学院的一组研究人员通过分析人类对CRISPR-Cas9的免疫反应，发现了我们人体内对Cas9蛋白的广泛免疫力。因此研究人员需要研发新的解决方法，确保CRISPR-Cas9可以安全地用于各种临床应用。这一研究成果公布在10月25日的Nature Medicine杂志上，文章详细介绍了CRISPR-Cas9的好处与风险。CRISPR-Cas9是一种新的分子基因编辑技术，帮助科学家能够对人类，其他动物和植物的DNA进行特定的改变。这种技术类似于一对分子剪R
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Cell杂志最受关注的八篇文章（10月）
生物通报道：Cell创刊于1974年，现已成为世界自然科学研究领域最著名的期刊之一，并陆续发行了十几种姊妹刊，在各自专业领域里均占据着举足轻重的地位。Cell以发表具有重要意义的原创性科研报告为主，许多生命科学领域最重要的发现都发表在Cell上。本月《Cell》前十名下载论文为： Personalized gut mucosal colonization resistance to empiric probiotics is associated with unique host and microbiome featuresPost-antibiotic gut mucosal microb
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调节RNA剪接研究的一个通用的CRISPR遗传调控平台
RNA剪接是真核细胞基因表达中非常重要的一个生物过程，通过RNA剪接，可以产生许多具有功能的、带有编码信息的mRNA（信使RNA），对生物发育及进化至关重要。选择性剪接是使多细胞生物蛋白质组多样化的主要机制。新一代测序(NGS)已经发现前所未有数量的剪接异构体，其中许多与各种生理和病理条件有关，如50%以上致病突变会影响剪接，因此有效并且精确调节剪接方法与许多人类疾病治疗相关。然而，绝大多数剪接事件的功能仍然难以捉摸，剪接过程本身可以与其他重要的分子过程紧密结合，包括促进转录和翻译。来自上海交通大学医学院、中国科学院上海生命科学研究院健康科学研究所常兴研究员发表了题为“Genetic Modu
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CRISPR/Cas9基因编辑脱靶效应研究新论文
华中农业大学棉花团队在Plant Biotechnology Journal上发表了关于基因编辑脱靶效应研究的论文，揭示在CRISPR/Cas9编辑的棉花植株中，脱靶突变很少更多地是受体材料固有遗传或/和体细胞无性系变异。华中农业大学植科院三位博士生李健英、Hakim和孙琳为并列第一作者，金双侠教授为该论文通讯作者。基因组编辑技术是当前生命科学研究的前沿领域，CRISPR/Cas9系统已用于治愈人类遗传病、实现细胞个性化治疗、开发新药、作物遗传改良等领域。CRISPR/Cas9技术依赖于Cas9核酸酶在gRNA指导下在PAM位点的上游3个碱基的位点切割目标DNA（On-target），但也会切
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干细胞+基因编辑=哺乳动物同性繁殖
“我们对哺乳动物为什么只能进行有性繁殖问题很感兴趣，过去的结合生殖和再生研究已经取得了一些发现，所以，我们试图找出带有基因缺陷的单倍体胚胎干细胞是否能生产出更多具有两个雌性亲代，甚至两个雄性亲代的正常小鼠，”文章共同通讯作者周琪研究员说。一些爬行动物、两栖动物和鱼类的同性亲本可以繁殖，但是，哺乳动物即使借助体外受精技术也很难做到这一点，这仍然是一种挑战。在哺乳动物中，由于某些母系或父系基因在生殖细胞发育过程中被一种叫做“基因组印迹（genomic imprinting）”的机制切断，所以后代未同时从母系和父系接收遗传物质的，就可能经历发育异常或无法存活。通过删除未成熟卵中这些印迹基因，之前报道
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Cell：新基因条码技术 识别关键癌症免疫基因
西奈山医学研究院的科学家开发了一项可以同时分析数百种基因功能的新技术，分辨率可达单细胞水平。该技术依赖于以一种新蛋白为基础的条形码技术，文章发表在《Cell》杂志。21世纪初，人类基因组计划测序了超过20000个蛋白质编码基因，至今科学家们还没能表征完所有单个基因的许多功能。人类基因组如何工作，如何使用这些知识预测、预防、治疗甚至治愈疾病，这些都仰仗深入的基因功能研究。2012年和2013年，科学家建立了一种强大的基因编辑新方法（CRISPR）来确定基因功能，从此CRISPR在科学界掀起了一场风暴。然而，使用CRISPR来研究成千上万个基因及其众多可能的功能，仍然是不小的挑战。为此，西奈山伊坎
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华人先锋《Cell》发表CRISPR技术重要进展
生物通报道：斯坦福大学亓磊（Lei Stanley Qi）教授早年毕业于清华大学，现任斯坦福大学生物工程学、化学和系统生物学系的助理教授，近年来他在CRISPR研究领域取得了一系列突破性进展，比如第一次采用CRISPR-Cas9系统的变种技术，改变了读取诱导多能干细胞(iPSCs)基因组的方式（由此入选了生物通的2016年生命科学风云人物）。2013年，亓磊研究组在Cell发布论文介绍了课题组开发的基因沉默技术。研究人员将CRISPR用于基因表达序列特异性调控的平台，研发出了一种基于Cas9的基因调控方法。他们将这个系统称为CRISPRi，并指出这种RNA导向的DNA识别平台是基因组范围内基因
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中国学者Cell Stem Cell重要成果：来自两个爸爸的胚胎
来自中科院动物研究所的研究人员发表了题为“Generation of Bimaternal and Bipaternal Mice from Hypomethylated Haploid ESCs with Imprinting Region Deletions”的文章，首次获得具有两个父系基因组的孤雄小鼠，证实了即便在最高等的哺乳动物中，孤雄生殖也有可能实现。 这一研究成果公布在10月11日的Cell Stem Cell杂志上，由中国科学院动物研究所和中国科学院干细胞与再生医学创新研究院完成。中国科学院动物研究所胡宝洋研究员、周琪研究员和李伟研究员为论文的共同通讯作者；博士后李治琨、王乐韵、
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两篇Nature Biotechnology发布中科院基因编辑研究新成果
中国科学院遗传与发育生物学研究所10月1日连发两篇Nature Biotechnology文章，分别运用基因编辑技术精准靶向多个产量和品质性状控制基因的编码区及调控区，加速了野生植物的人工驯化；以及构建新的单碱基编辑系统A3A-PBE，成功在小麦、水稻及马铃薯中实现比PBE更加高效的C-T单碱基编辑。在第一篇文章中，中科院许操研究组和高彩霞研究组合作，选用天然耐盐碱和抗细菌疮痂病的野生醋栗番茄(Solanum pimpinellifolium) 为基础材料，运用基因编辑技术精准靶向多个产量和品质性状控制基因的编码区及调控区，在不牺牲其对盐碱和疮痂病天然抗性的前提下，将产量和品质性状精准地导入了
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《PNAS》八大热点文章
生物通报道：《PNAS》（美国国家科学院院刊）是与Nature、Science齐名，被引用次数最多的综合学科文献之一，PNAS收录的文献涵盖生物、物理和社 科学，主要内容包括具有高水平的前沿研究报告、学术评论、学科回顾及前瞻、学术论文以及美国国家科学学会学术动态的报道和出版。近期其最受关注的文章（生物类）如下：Maps of subjective feelings2014年PNAS的一篇关于人体情绪地图的文章（Bodily maps of emotions）令人印象深刻，研究指出外界刺激致使人们情绪发生变化时，身体总能先一步做出反应，由此芬兰的科学家根据人们在经历某些情绪时的反应，绘制了人体的
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背靠背两篇《Nature Medicine》推进产前基因编辑
苯丙酮尿症是一种代谢紊乱疾病，如果新生儿被诊断患有这种遗传病，就需要采用特殊饮食，以便苯丙氨酸不会在体内积累。过量的苯丙氨酸会延缓婴儿的智力和运动发育，如果不及时治疗，儿童会遭受严重的精神残疾。造成这种代谢紊乱的原因是一个名为苯丙氨酸羟化酶（phenylalanine hydroxylase，Pah）的编码基因突变，这种酶由肝细胞生产，可以代谢苯丙氨酸。它是常染色体隐形遗传病，如果孩子从母亲那里遗传了一个突变基因，再从父亲那里继承了一个，那么就会出现这种疾病，到目前为止，还没有治愈方法。在中国，苯丙酮尿症群体数量庞大，他们被称为不食人间烟火的孩子，出生时与正常孩子一样，如果疏于早期筛查，按普通
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改良CRISPR工具 产前编辑致病基因
科学家们首次在实验动物体内进行产前基因编辑试图阻止致命的代谢紊乱疾病，为出生前治疗人类先天性疾病提供了可能。费城儿童医院（CHOP）和宾夕法尼亚大学医学院的研究发表在今天出版的《Nature Medicine》上，证明了产前基因编辑的低毒性。使用CRISPR-Cas9和碱基编辑器3（BE3）工具，研究小组通过靶向操纵尚处于子宫中的健康小鼠的降低胆固醇水平的调控基因，他们还使用产前基因编辑来改善肝功能，预防基因突变导致的致命性肝脏遗传病（1型遗传性酪氨酸血症，HT1）。人类的HT1通常发生在婴儿时期，治疗方法主要是药物（nitisinone）配合严格饮食控制。但是，治疗往往失败就会导致肝衰竭或肝
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