Posted by on May 16, 2018 6:48 pm
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Source: Nobel-level technical CRISPR II official launch of the commercial,Harvard, MIT, two leading Chinese science…

CRISPR的问世带来了基因编辑的黄金时代,而在《Science》不久前的一篇报& #36947;中,CRISPR已经被认为是“诺奖级技术”无数科学家都在& #25317;抱这项技术,希望用其帮助人类攻克疾病,另外,也有不少科学家& #25104;立公司,将这项技术投入到新型药物、疗法、食品的研发之中,其& #20013;就包括两位顶尖华人科学家—— 麻省理工学院教授张锋(Feng Zhang) 和哈佛大学教授刘如谦(David Liu)。

就在今天,由张锋和刘如谦等人共同创立的 Beam Therapeutics对外宣布了最新&# 30340;融资进展,高达 8700 万美元的 A轮融资由 F-PrimeCapitalPartners 和 ArchVenturePartners领投。

此外,哈佛大学也已经授予 Beam Therapeutics公司全球授权,准许团队开发并商业 化其一系列用于治疗人类疾病的革命性基因编辑技术。其中的关键技 术就是被称为“CRISPR 2.0 ”的碱基编辑(base editing)—— 这种基因编辑方法将有可能用于一系列目前还没办法彻底治愈的& #36951;传疾病。

图丨Beam Therapeutics团队:CEO John Evans及联合创始人刘如谦、Keith Joung、 张锋(从左至右)

“我们开发了可编程分子机器,它可以进入到细胞中选定的 DNA位&#28857 ;,直接将一个碱基转换为另一个碱基,而不会造成 DNA双链断裂”&#Identification Number of 65292;刘如谦说。

这一获批的技术平台不仅能够实现碱基编辑,还能够通过使用其&# 20182;的相关技术,扩大碱基编辑的作用范围,为基因编辑治疗创造更广&# 27867;的人类遗传条件。

“碱基编辑是一个强大的技术,可以处理其他基因编辑技术难以&#22788 ;理的大量遗传病”,哈佛大学技术发展办公室(the Office Of Technology Development)商业发展主任 Vivian Berlin&# 35828;。

图丨Vivian Berlin

目前,Beam Therapeutics专注于四大领域的发展:

基因矫正:修正致病的突变,引入临床上有益或起到抑制作用的&# 21464;异;

基因调节:编辑基因的调控元件;

基因沉寂:引入终止密码子,从而关闭基因的翻译;

基因重编码:通过编辑密码子改变蛋白质的氨基酸序列。

(资料来源:Beam Therapeutics)

哈佛大学高级副教务长兼首席技术开发官 Isaac T. Kohlberg对这一技术的评价颇&#39640 ;,“其中蕴藏的机会不仅是局限在疾病治疗上,而且可能从根本上& #25913;变医学实践。”

改变游戏规则的创新

众所周知,人类基因包含 60 亿个 DNA碱基,这些化学碱基通过 A、C、G、 T来表达。这些碱基通过配对,比如 A 和 T、C 和 G,来组成 DNA双螺旋结构。

但 DNA序列有数以万计的变异都被认为会导致疾病。而大多数与疾病相关的人类 DNA变异& #26159;出自于点突变(point mutations),或是基因组中单个碱基对(base pair)被另一个碱基& #23545;取代。在已知的与疾病相关的 5 万种人类基因变异中,有 32000 种是& #30001;点突变造成的,诸如神经退行性疾病(neurodegenerative)、代谢疾病、血液& #30142;病、视力或听力丧失等疾病都榜上有名。

图丨遗传性疾病与基因突变有关 (资料来源:Beam Therapeutics)

使用 CRISPR结合酶的基因组编辑技术如 Cas9 和 Cpf1,通过插入或删去多个核苷&#37240 ;来改变基因的方式,已经展现出很大的发展前景,但如何干净、有&#25928 ;地校正单个核苷酸仍有许多困难,而哈佛大学授权给 Beam Therapeutics 公司的&#30897 ;基编辑技术恰恰能解决这样的问题。

刘如谦将此技术比喻为在工作上找到了对的工具。现有的基因组&# 32534;辑方法是企图改正点突变,包括使用 CRISPR/Cas9系统,将 CRISPR作为分子剪刀进&#34892 ;双链 DNA断裂,然后依靠引入的 DNA模板来指导校正。

然而,细胞内的双链断裂会触发末端连接过程,重新连接断裂末&# 31471;,但会导致随机插入和删除。因此,点突变的精确校正通常必须与&# 36825;些不希望产生的副产物展开竞争。此外,使用 CRISPR/Cas9进行精确校正通常 依赖细胞组分,这些成分在活跃的分裂细胞中存在。

刘如谦解释说:“相比于在特定的基因中修复造成疾病的突变, 切割基因标靶点,更会破坏基因或造成基因突变变体。”

相比之下,刘如谦的哈佛实验室开发出了一种更精准地 DNA编辑工具& #65292;可以用来修改 DNA单碱基。这种名为“碱基编辑”的基因编辑方法将有&# 21487;能用于一系列目前还没办法彻底治愈的遗传疾病。

碱基编辑事实上是将 CRISPR进行改良后的版本,可以每次只对单碱基进& #34892;编辑,而不会造成 DNA链断裂。这种方法之所以有效,是因为其实有时 候 DNA长链中只会有某一对碱基发生变异,这种现象正是“点突变”。

具体而言,研究团队对现有 CRISPR技术做了修改,使其靶向特定的单&# 30897;基。新的基因编辑工具可以重构单碱基 A的原子结构,使其重组&# 20026; G,从而触发细胞对其他 DNA链进行修复以完成整个转换过程。而最& #32456;的结果就是 A-T碱基对被成功转换为 G-C碱基对。这种技术的精妙之处&#23601 ;在于,将基因编码中的错误进行重写,而不是像传统编辑方法& #37027;样对 DNA片段整体进行剪辑或切除。

“标准的基因编辑方法,比如 CRISPR-Cas9,可能会对 DNA双链结构造成破坏。&#20294 ;如果目标是要插入或敲除某些 DNA碱基,这种方式还是非常有效的。”刘如谦表示。“但如果目标仅仅是修复某个点突变,&# 30897;基编辑无疑是一种更安全有效的方式。”

他认为,新的碱基编辑方法并不是要替代传统的 CRISPR基因编辑技术,& #32780;是为治疗某些疾病提供其他可选的方案。打个很容易懂的比方:&# 22914;果说 CRISPR是一把剪刀,那碱基编辑则更像一支铅笔

图丨Beam公司单碱基编辑技术示意(资料来源:Beam Therapeutics)

“在过去一年半的时间里,我们已经极大地扩展了碱基编辑技术的& #33539;围”,刘如谦说,”不仅扩大了它们的目标范围,还提高了他们的目&#26631 ; DNA特性、创造了新的碱基编辑种类,而这可能对基因疾病的治疗产生&# 37325;大影响。”

“我们的终极目标是: 在一个未经修饰的生物体中,无论是人类&# 12289;植物还是动物,都能够随意地、安全地、高效地将 DNA碱基改变为另一& #20010; DNA碱基。如果我们能够达到这一目标,那人类社会将因此受益无穷”&#65292 ;刘如谦说。

-End-

参考:

http://www.sciencemag.org/news/2018/04/federal-appeals-court-hears-crispr-patent-dispute

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Published at Wed, 16 May 2018 18:48:36 +0000