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关于扩展CRISPR工具箱的专刊
The CRISPR Journal 2020年12月号是一期关于扩展CRISPR工具箱的专刊。该杂志致力于验证和发表有关CRISPR和基因编辑各个方面的杰出研究和评论，包括CRISPR生物学、技术和基因组编辑，以及影响该领域的关键政策、监管和伦理问题的评论和辩论。一、扩展CRISPR工具箱2020年12月号以“扩展CRISPR工具箱”为主题，收录了8篇研究文章，其中包括丹麦和中国CRISPR Therapeutics和Metagenomi 的文章。正如该杂志的主编Rodolphe Barrangou在本期社论中指出的：“本系列报道了许多这样的进步，尤其是Metagenomi 团队挖掘出了新型
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潜心研发十五年，一种心脏病新药即将进行临床试验
钙化性主动脉瓣疾病不仅是老年人最常见的瓣膜病，也是心脏病的第三大病因。对于那些受影响的人，随着时间的推移，钙开始在他们的心脏瓣膜和血管中积累，直到像骨头一样变硬。最终，血液从心脏的泵送室流向身体受阻，导致心力衰竭。但目前还没有药物治疗。病人所能做的就是等待钙化（或硬化）恶化到需要手术来更换瓣膜。“这种疾病通常早就能诊断出来，随着年龄的增长，心脏瓣膜的钙化会在患者的一生中恶化，”领导这项研究的Gladstone研究所所长、Roddenberry干细胞中心主任Deepak Srivastava说。“如果我们能在生命早期使用有效的药物进行干预，我们就有可能预防疾病的发生。只要减缓病情进展，将需要介入
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《Science》让艰苦的工作变得有趣：可视化正在细胞内工作的蛋白质
生物学家最棘手的任务之一是弄清楚蛋白质如何发挥作用。每种蛋白质的表面都有各种各样的突起、褶皱和裂缝，这些都决定了它的功能。科学家可以很容易地在单个蛋白质上看到这些特征。但是蛋白质并不是单独起作用的，科学家还需要知道蛋白质在一起工作时形成的复合物的形状和组成——他们称之为结构。有了蛋白质复合物结构的精确信息，科学家就有更好的机会设计出有效的药物来阻断或增强复合物的活性，用于治疗。他们还可以更好地预测突变会如何破坏复杂的系统并导致疾病。但是确定蛋白质复合物的结构是一项艰苦的工作。每一个复合体都是不同的，没有一刀切的方法来确定它们的结构，也很少有方法来加速这个过程。最重要的是，产生最精确的结构信息的
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《Cell》Melanie Ott团队发现事关冠状病毒侵染的关键分子
Gladstone研究所、陈扎克伯格生物中心以及加州大学旧金山分校（UCSF）和Synthego公司的研究人员最新确定了人类细胞中冠状病毒赖以生存的关键分子过程。这项结果在12月1日被《Cell》杂志接收，对发现靶向药物治疗现有和未来冠状病毒都很重要。“我们这项研究的独特之处在于，我们不仅研究了SARS-CoV-2，还同时研究了其他冠状病毒，”Gladstone病毒研究所所长Melanie Ott说。“这给我们提供了一个可以广泛抑制许多冠状病毒的药物靶点的好主意。”冠状病毒是病毒的一个大家族，包括普通感冒病毒和更严重的病毒。2002年导致致命的SARS流行的SARS-CoV病毒是一种冠状病毒，
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中科院学者NSR发文：运用干细胞技术快速制备新冠小鼠模型
为打赢抗击新冠肺炎疫情之战，制备用于新冠肺炎药物开发和疫苗测试的动物模型迫在眉睫。但是，最常用的模式动物小鼠因为其病毒受体ACE2与人类有较大区别，对SARS-CoV-2不易感，需要应用各种手段使之易感，例如在小鼠内表达人的ACE2（hACE2），由于ACE2的表达具有细胞类型特异性，一般仅有基因敲入的方法可以达到细胞类型特异性的精确模拟。 来自中国科学院广州生物医药与健康研究院、中国科学院昆明动物研究所、生物岛实验室的联合团队（包括陈捷凯课题组、郑永唐课题组和吴光明课题组）在《国家科学评论》（National Science Review）杂志发表题为“Rapid generation of
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中科院学者合作发表Nature Methods：利用CRISPR-Cas13对环形RNA功能的筛选和研究
外显子反向剪接形成的环形RNA是一类不具有5' 帽子和3' 尾巴的共价闭合RNA分子，其与对应的线形RNA在一级序列上完全重复。中科院上海营养与健康研究所（中科院-马普学会计算生物学伙伴研究所）杨力研究组构建并优化了一系列环形RNA计算生物学研究体系，通过在转录组高通量测序数据中寻找环形RNA特异的反向剪接位点，系统高效地揭示了环形RNA的广谱表达、及其特殊加工机制和功能作用等（Zhang et al, Cell 2014; Zhang et al, Genome Res 2016; Dong et al, Cell Res 2016; Zhang et al, Cell Rep 2016;
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继张锋团队之后，Jennifer Doudna团队也报告了一项CRISPR检测技术
加州大学伯克利分校Gladstone研究所和加州大学旧金山分校的科学家在Daniel Fletcher和Jennifer Doudna等人领导下开发了一款连接智能手机的COVID-19病毒检测技术，从擦拭鼻孔到手机报告结果，仅需15-30分钟，比张锋早些时候报道的“CARVER”用时短了不少。这篇文章于12月4日发表在《Cell》杂志上。之前的CRISPR诊断要求病毒RNA在被检测之前转化为DNA并进行扩增，而这篇文章描述的方法跳过了所有的转化和扩增步骤，使用CRISPR直接检测病毒RNA。新诊断测试不仅可以产生阳性或阴性结果，还可以测量给定样本中的病毒载量（SARS-CoV-2的病毒浓度）。
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新“基因剪刀”可切除免疫缺陷病毒基因
科技日报北京12月2日电 （记者冯卫东）据在线发表于《自然·通信》上的一项最新研究，美国科学家已成功从非人类灵长类动物的基因组中编辑了SIV（猴免疫缺陷病毒，与人类免疫缺陷病毒HIV密切相关，即艾滋病的病因）。这一突破是在艾滋病病毒研究方面迈出的重要一步，将使研究人员比以往任何时候都更接近于开发出治疗人类HIV感染的方法。主持研究的天普大学医学院研究人员表示：“我们首次证明，单次接种由腺相关病毒携带的CRISPR基因编辑构建体，可从恒河猴的感染细胞中编辑出SIV基因组。”这项新工作表明，研究团队开发的基因编辑构建体可以到达被感染的细胞和组织，这些组织被称为SIV和HIV的病毒储藏库，是病毒整合
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打破限制，CRISPR标记方法实现将任何功能编程到任何细胞类型中
杜克大学的生物医学工程师团队创造了一种新方法，可以通过掌握基因调控网络的语言将干细胞转变为所需的细胞类型。这一成果公布在Cell Reports杂志上，这种方法可以制造成熟的成年神经元，可用于编程任何细胞类型。将干细胞编程为其他细胞类型并不是一个新概念，之前科学家们已经研发了几种方法，但是结果还有一些不足之处。在实验室中培养时，程序化的干细胞通常无法正确成熟，因此寻找成年神经元细胞进行实验的研究人员可能最终会得到胚胎神经元，而胚胎神经元无法模拟迟发性精神病和神经退行性疾病。杜克大学博士Josh Black说：“乍一看，这些细胞似乎是正确的。但它们经常缺少您想要的细胞一些关键特性。”CRISPR
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为根除人类艾滋病开路——CRISPR剔除了灵长类动物基因组中的HIV样病毒
坦普尔大学Lewis-Katz医学院的科学家们在HIV研究方面向前迈出了一大步，他们成功地编辑了非人灵长类动物的基因组中的SIV病毒（一种与艾滋病的病因HIV密切相关的病毒）。这项突破使坦普尔研究人员和他们的合作者比以往任何时候都更接近于开发一种治疗人类艾滋病毒感染的方法。“我们首次证明，一种腺相关病毒携带的CRISPR基因编辑结构的单次接种可以编辑恒河猴受感染细胞的SIV基因组，”坦普尔大学Lewis-Katz医学院神经艾滋病综合中心主任Kamel Khalili博士说。神经科学系副教授Tricia H.Burdo博士是利用SIV（猿猴免疫缺陷病毒）感染的抗逆转录病毒疗法（ART）治疗的恒河
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张锋新文：识别基因功能的强大工具——Perturb-Seq
哈佛大学、麻省理工学院和哈佛大学的科学家们开发了一种技术，可以同时研究活生物体中许多不同细胞类型中不同基因的功能。他们应用大规模的方法研究了几十个与自闭症谱系障碍相关的基因，确定了发育中的小鼠大脑中的特定细胞类型如何受到突变的影响。发表在《Science》杂志上的“扰动测序（Perturb-Seq）”方法是识别自闭症谱系障碍潜在生物学机制的有效方法，这是开发复杂疾病治疗方法的重要第一步。这种方法也广泛适用于其他器官，使科学家能够更好地了解各种疾病和正常过程。“多年来，基因研究已经确定了许多与自闭症谱系障碍相关的危险基因。哈佛大学干细胞和再生生物学教授Paola Arlotta说。“该领域的挑战
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CRISPRi筛选解决代谢复杂性——揭示的生命的精准反击
代谢系统缓冲环境变化的能力对微生物学家来说并不总是一个受欢迎的特性，因为它干扰代谢工程或阻止抗生素杀死细菌。了解代谢稳健性的机制便是科学家们探索的一个课题。现在，一个大规模的CRISPRi平行筛查证明了大肠杆菌对酶敲除的代谢抵抗，多组学数据揭示了其背后的机制。未来，研究人员希望应用这些知识来建立更好的新陈代谢模型，从而使工业微生物的合理设计成为可能。在自然栖息地，大肠杆菌等细菌面临着营养成分的不断变化，而在实验室条件下，它们也可以成为依靠葡萄糖等单一碳源生长的专家。要做到这一点，细菌的代谢网络必须从头合成所有的细胞构造块。这项任务要求代谢网络中数百个酶催化反应以正确的速度工作，并且没有任何反应
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基因编辑疗法或使癌细胞永久失活
据《科学进展》杂志日前报道，以色列特拉维夫大学的一项研究证明，CRISPR/Cas9系统在治疗侵入性癌症方面非常有效，这是在寻找癌症治愈方法迈出的重要一步。研究人员开发的一种基于脂质纳米颗粒的新型递送系统CRISPR—LNP，可专门针对癌细胞并通过基因操作将其破坏。该系统携带的一个遗传信使（信使RNA），可对CRISPR酶Cas9进行编码，Cas9作为剪切细胞DNA的分子剪刀会剪切癌细胞的DNA，从而使其失效并永久防止复制。特拉维夫大学生物医学与癌症研究学院负责研发的副院长丹·皮尔教授称，这是世界上首个证明CRISPR基因组编辑系统可用于有效治疗活体动物癌症的研究。该方法并非化学疗法，无副作用
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广州健康院最新发文：培育世界首例全身性自发炎症反应猪模型
中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学课题组与浙江大学肖磊课题组、中国科学院上海巴斯德研究所孟广勋课题组合作在国际学术期刊The Journal of Immunology（《免疫学杂志》）发表了题为“Engineered pigs carrying a gain-of-function NLRP3 homozygous mutation can survive to adulthood and accurately recapitulate human systemic spontaneous inflammatory responses”的研究论文。该研究利用基
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NAR：全面评估现有CRISPR/Cas9系统中脱靶位点的检测技术以及预测算
来自同济大学生命科学与技术学院生物信息系刘琦教授课题组在Nucleic Acids Research期刊发表题为“Benchmarking and integrating genome-wide CRISPR off-target detection and prediction”的长文[3]。该论文全面系统地评估了现有CRISPR/Cas9基因编辑系统中全基因组脱靶位点的检测技术以及预测算法，并使用人工智能集成学习模型系统整合现有脱靶预测工具，开发了用于CRISPR基因编辑系统的集成脱靶预测平台iGWOS（integrated Genome-Wide Off-target cleavage
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武汉大学Nature子刊发文：脊肌萎缩症相关次要剪接调控和功能研究
脊肌萎缩症（Spinal Muscular Atrophy, SMA）是一类主要由SMN基因缺陷引起的运动神经元变性和肌肉萎缩遗传性疾病，在我国新生儿中的患病率为1：6,000-1:10,000。与SMA病人类似，SMN基因缺陷型小鼠和果蝇也都呈现出运动神经元和肌肉发育缺陷。尽管主要（U2-type）和次要（U12-type）剪接体的组装都需要SMN蛋白，但次要剪接对SMN的缺失更为敏感。然而已有研究都集中在SMN基因，脊肌萎缩症的下游致病基因和次要剪接调控机制一直未有充分探索。11月5日，国际综合性期刊《自然•通讯》在线发表了武汉大学生命科学学院徐永镇、樊玉杰团队在脊肌萎缩症相关
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PNAS：改良版CRISPR-Cas9技术，发现耐热基因
来自斯坦福大学，澳大利亚海洋科学研究所（AIMS）和昆士兰科技大学（QUT）的一个国际研究小组利用基因编辑技术检查大堡礁珊瑚的耐热性，针对性地改变了珊瑚的基因组，这将有助于指导应对气候变化的影响。这一研究发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。利用改良版CRISPR-Cas9技术，研究团队证明了特定基因对珊瑚Acropora millepora耐热的重要性。在这篇文章中，Philip Cleves博士等人开发了一种改进的CRISPR-Cas9方法，因此能够首次测试珊瑚的基因功能。“作为概念验证，我们使用了CRISPR-Cas9基因组编辑来了解影响珊瑚存活热量的关键基因的功能，”Cleves
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可能的 “诺奖”级发现：揭露细菌中的神秘分子
半单链DNA和半RNA是一类在许多细菌中发现的奇特杂交结构，它们被统称为“反转子（retrons）”。自从35年前被发现以来，研究人员已经学会了用retrons来生产单链DNA，但奇怪的是，无人知晓它们在原始出处细菌中的作用。11月5日，发表在《Cell》杂志的一篇论文，来自魏茨曼科学研究所的小组报告了这个长期存在的谜团：反转子是免疫系统的“卫士”，是细菌用来保护自己不受病毒感染的一种新策略，这一策略与植物免疫系统惊人地相似。此外，它们还发现了许多新的反转子，未来，这些基因也许可能会被添加到基因组编辑工具包中。这项研究是诞生于分子遗传学系Rotem Sorek教授实验室，由Adi Millma
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突破性技术——CRISPR-LICHT
生物学中的许多基本原理和基本上所有调控发育的途径都在所谓的遗传学筛选中得到确认。基因筛选涉及许多基因逐个失活，通过分析基因丢失的后果，对其功能得出结论。通过这种方法，科学家将大脑形成所需的所有基因识别出来。基因筛查通常在果蝇和线虫身上进行。在人类中，关于遗传疾病和疾病相关突变的后果有着丰富的知识，但是对它们进行系统分析是不可能的。现在，奥地利科学院分子生物技术研究所的Knoblich实验室已经开发出一种突破性的技术，可以在人体组织中并行分析数百个基因。他们将这项新技术命名为CRISPR-LICHT，并在《Science》杂志上发表了他们的发现。文中，他们的研究主体是大脑类器官，Jürgen K
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Cell提出新警告：人类胚胎CRISPR编辑会引发整个染色体丢失
哥伦比亚大学的一组科研人员描述了使用基因组编辑系统CRISPR编辑人类胚胎基因后的出乎意料的不良后果。这一成果公布在Cell杂志上。这项研究是迄今为止关于人类胚胎CRISPR研究最详细的分析，该研究表明，在人类胚胎发育早期将CRISPR用于修复致盲基因，通常会造成整个染色体或很大一部分染色体出现异常。哥伦比亚大学发育细胞生物学助理教授Dieter Egli说：“我们的研究表明，对于人体发育这个阶段的临床医学纠正突变来说，CRISPR-Cas9尚未准备好。” 人类胚胎中的CRISPR近年来，基因组编辑系统CRISPR-Cas9彻底改变了分子生物学，其发现者也获得了今年的诺贝尔化学奖。研究证实这个
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