威斯腾诊断:CRISPR/Cas9基因编辑技术助力精准医疗

【字体: 时间:2018年03月16日 来源:威斯腾

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  将CRISPR/Cas9基因编辑技术运用到医学方面将会是医疗界具有划时代意义的突破。科研院所医药企业纷纷关注开展进行相关研究,作为其中一员威斯腾诊断始终坚持创新研究,在CRISPR/Cas9技术与疾病肿瘤治疗结合方面进行了大量研究,并取得了建设性的成就。

  

CRISPR/Cas9基因编辑一诞生就自带光环倍受关注的技术,让科研工作者们精准方便的编辑DNA和核苷酸序列的梦想成为了现实。随着生物学研究的迅猛发展,CRISPR/Cas系统取得了很多新突破,为基因编辑技术的广泛应用开辟了更为广阔的道路。CRISPR/Cas9基因编辑以其成本低、设计简单、效率高等独特优势在农业、畜牧业、医疗等研究领域显现出巨大的应用前景,给整个学术界和工业界带来了革命性的变化。

CRISPR/Cas9基因编辑技术运用到医学方面将会是医疗界具有划时代意义的突破,运用CRISPR/Cas9基因编辑技术对致病基因的编辑敲除,达到治疗疾病的效果,成为了精准医疗有利的基因编辑工具。科研院所医药企业纷纷关注开展进行相关研究,作为其中一员威斯腾诊断始终坚持创新研究,在CRISPR/Cas9技术与疾病肿瘤治疗结合方面进行了大量研究,并取得了建设性的成就。

提高效率,攻克应用难题

CRISPR/Cas9技术产业化应用过程中存在的局限无疑是安全和效率两大问题,会出现脱靶效应(off-target effect),以及安全性不能保证成为了CRISPR/Cas9技术推至临床应用的一大阻碍。如何提高CRISP/Cas9敲除效率,降低CRISPR/Cas9系统的脱靶效应,提高其安全性,成了CRISP/Cas9技术产业化应用必须攻克的问题。

威斯腾诊断CRISP/Cas9研究团队在运用CRISPR/Cas9技术在人、小鼠、猪等多物种的多个基因进行基因敲除、敲入和基因修复研究,并从大量的实验研究中探索出了了有助于提升CRISP/Cas9技术靶向敲除基因效率的方法。斯腾诊断CRISP/Cas9研究团队研究过程中设计筛选出高效干扰pten基因表达的小分子干扰RNA,使用CRISP/Cas9系统靶向敲除基因时共转染该小分子RNA,可以有效的提高靶基因的非同源性末端结合(Non-homologous end joining,简称NHEJ)效率。经过试验发现小分子干扰RNA对于CRISP/Cas9靶向敲除lin28a基因的两个靶位点的形成NHEJ效率分别提高了3.39倍和7.8倍。研究团队在细胞多个靶点进行了验证,均有明显提高,该方法成本低、操作简单、效率高,对于CRISP/Cas9技术的效率和应用具有很好的促进作用。

构建病毒载体,用于基因治疗成为可能

目前CRISPR/Cas9系统相关实验运用对象都局限在细胞水平的操作,例如,细胞系或者单细胞胚胎等,并未将CRISPR/Cas9基因靶向操作技术直接用于活体动物。而腺病毒载体法作为基因治疗中最有前途的基因转移方法之一,引起了科研人员的关注,广泛应用与遗传病、传染病和肿瘤等疾病的基因治疗的研究和应用,但并未用于某些基因进行准确的修饰,例如某些由基因突变引起的疾病治疗。若是可以将二者有效的运用在一起,那么对于由于基因突变引起的疾病的治疗,如肿瘤、镰刀形贫血症、白化病等,将取得突破性的进展。

威斯腾诊断CRISPR/Cas9研究团队的改造适合运载CRISP的病毒载体的研究成果让这个可能离实现又近了一步。研究团队在研究过程中,成功建立了腺病毒介导的CRISPR/Cas9基因靶向操作系统可以针对动物体的基因组进行靶向修饰操作。该靶向敲除载体能够在靶序列区域突变基因序列,且敲除率高,达30.6%45.8%,该靶向敲除载体能够用于基因定点突变,可以用于基因治疗,为临床基因治疗疾病奠定了基础。

抗病毒基因药物研发 助力精准医疗

乙型肝炎病毒(HepatitisBvirusHBV)是一种DNA病毒,属于嗜肝DNA病毒科,HBV能够引发慢性肝炎、急性肝炎、肝硬化、肝癌等疾病。目前临床应用的抗HBV药物主要为干扰素及核酸类似物,由于HBV易突变,耐药突变株在不断的出现,使得现有的抗HBV药物难以达到理想的治疗效果。经研究发现P-ORF都是HBVDNA序列中最长的ORF,编码的P蛋白是对病毒生活周期起起重要作用的多功能酶,参与病毒基因组复制的全过程,每一个结构域在基因组复制过程中都发挥不同的作用,P蛋白的特殊性,使其成为抗病毒药物的主要靶点。CRISPR-Cas9系统为高效靶向敲除HBV P-ORF,实现乙肝炎及其相关疾病的治疗提供了一种选择的可能。

威斯腾诊断研究团队在抗病毒基因药物研发,针对病毒基因组设计CRISPR-Cas9靶位点,破坏病毒基因组完整,清除病毒。目前威斯腾医学诊断研究团队在针对乙肝病毒开展CRISPR-Cas9抗病毒基因药物研发中取得了重要的研究成果。研究团队设计出靶向人乙型肝炎病毒关键基因的高效gRNA及其靶点序列,并构建了gRNA/Cas9表达系统,并通过构建肝癌细胞模型,分析检测gRNA指导的CRISPR系统对于人乙肝病毒靶位点敲除效率,并进一步分析检测对于人乙肝病毒增殖标志物外模蛋白和核壳蛋白的抑制作用,最终筛选到4条较高效率的gRNA。在人肝癌细胞株中利用筛选出的4gRNA及其组合指导的CRISPR-Cas9,可以有效的敲除人乙型肝炎病毒基因。操作简单、靶向性好,敲除效率高,将会革新传统的乙肝治疗手段和效率。

CRISPR-Cas9系统目前多数还处于基础研究,更多深层次的技术还有待开发应用,但随着研究的不断深入,CRISPR-Cas9系统将会得到更为广阔的发展和应用前景。CRISPR-Cas9系统的不断优化和提升将对未来医学领域,医学研究与临床治疗、基因药物开发等表现出巨大的研发价值和应用潜力,助力精准医疗!
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