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基因编辑技术.ppt

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基因编辑技术,产生背景 定义及原理 分类及比较 CRISPR的优点及在植物育种上的应用 CRISPR基因编辑技术的一般操作程序,全基因组测序技术的不断发展和完善 大型基因组注释项目的实现,基因革命(基础科学与个性化医疗之间进行转化),将大量数据转化为功能和临床相关知识,解决这个问题最核心的是需要有高效、可靠的方法使研究者能够知道基因型如何影响表型,利用同源重组机制对基因进行定向失活是为基因功能评估提供信息的有力手段。但是这一技术的应用有几个限制因素,包括遗传工程组件插入目标位点的效率低、筛选过程费时费力、有可能产生不利的突变效应等。,RNAi基因靶向敲除技术给研究者提供了快捷、廉价而且可以开展高通量研究的新方法,但是, RNAi的基因敲除效果还不够彻底,每次试验以及每个实验室的试验结果都会有差异,另外还存在不可预知的脱靶情况,所以只能够用于需要暂时抑制基因功能的试验当中。,基因编辑技术(近十年出现):可以帮助科研人员对各种细胞 和各种生物体内的几乎任意基因进行人工操作,,,《ZFN, TALEN, and CRISPR/Cas-based methods for genome engineering》,一、基因编辑技术的产生背景,2014年3月12日,宾夕法尼亚大学Pablo Tebas教授团队在新英格兰医学杂志撰文称,他们利用Sangamo BioSciences开发的ZFNs基因编辑技术,显著提高了艾滋病患者对艾滋病毒的抵抗能力。,1、在不同人种之间,自由“切换”,基因编辑技术首次应用于临床。目前Sangamo BioSciences基于ZFNs技术治疗艾滋病的方法已经进入临床II期试验。,免疫细胞表面的CCR5蛋白是HIV进入免疫细胞的“入口”。而少数北欧人由于CCR5基因“变异”(来源于原始高加索人),具备天然的HIV抵抗力。,“要不把患者的CCR5基因都改成高加索人种那种类型吧”!,2、“关闭”一个基因,打开生命之门,2015年11月5日,Waseem Qasim对外宣布,他们利用Cellectis公司经TALENs基因编辑技术改造的UCART19细胞株,成功缓解了Layla的不治之症--急性淋巴细胞性白血病(ALL),造就了世界首例婴儿白血病治疗奇迹,是基因编辑技术有史以来第二次被运用在人体上技术。,修改捐赠细胞使其抗癌:蕾拉的生命获救得益于基因工程修改过的血液细胞。捐赠的血液细胞来自美国,科学家总共对其进行了三次修改。科学家们首先在捐赠的血液细胞中添加抗白血病基因,这些基因可编码靶向并杀死癌细胞的蛋白质,其次科学家使用TALENs技术关闭两个基因,关闭第一个基因是为了确保捐赠的细胞不被蕾拉的身体排斥,关闭第二个基因是为了确保捐赠细胞不被治疗药物杀死。,http://opinion.haiwainet.cn/n/2015/1113/c345416-29353992.html,http://www.jiemian.com/article/435551.html,3、“恢复”受损基因,才能重见光明,2015年11月3日,Katrine Bosley在剑桥大学召开的EmTech大会上宣布,实验室数据表明,CRISPR基因编辑技术可以用于治疗Leber congenital amaurosis(LCA;利伯先天性黑朦病,一种遗传性视力衰退疾病),Editas将在2017年开展CRISPR基因编辑人体实验。,Editas宣布的2017年人体实验激动人心之处在于,这有可能是首次体内(in vivo)基因编辑试验。这项研究成功的意义在于,将CRISPR基因编辑“工具”装载到病毒体内,再把病毒注射到患处,CRISPR可以自行对患病部位进行基因改造。那么以后治疗Layla那样的白血病,不用分离T细胞了,直接将改造好的病毒注射到骨髓,就直接将基因异常的骨髓修复了,或者是直接整合目标基因加强其战斗力。这样一来,很多大手术就会变成微创手术,带来的好处是难以估量的。,Editas的CEO Katrine Bosley,二、什么是基因组编辑技术,所谓基因编辑技术,是指对DNA核苷酸序列进行删除和插入等操作,换句话说,基因编辑技术使得人们可以依靠自己的意愿改写DNA这本由脱氧核苷酸书写而成的生命之书。,基因编辑技术的原理,构建一个人工内切酶,在预定的基因组位置切断DNA,切断的DNA在被细胞内的DNA修复系统修复过程中会产生突变,从而达到定点改造基因组的目的。 DNA修复系统主要通过两种途径修复DNA双链断裂(double-strand break, DSB),即非同源末端连接(Nonhomologous end joining, NHEJ)和同源重组(homologous recombination, HR)。通过这两种修复途径,基因组编辑技
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