CRISPR/Cas系統(tǒng)是大多數(shù)細(xì)菌與所有的古菌中的一種后天免疫系統(tǒng)，其全名為常間回文重復(fù)序列叢集/常間回文重復(fù)序列叢集關(guān)聯(lián)蛋白系統(tǒng)，能夠以消滅外來的質(zhì)體或者噬菌體并在自身基因組中留下外來基因片段作為“記憶”。近年來以CRISPR/Cas9為基礎(chǔ)的基因編輯技術(shù)在一系列基因治療的應(yīng)用領(lǐng)域都展現(xiàn)出極大的應(yīng)用前景，比如艾滋病、血液病、腫瘤等多種人類頑疾；那么近期CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)在治療癌癥和HIV上有哪些突破性進(jìn)展呢？小編對此進(jìn)行了盤點(diǎn)，與各位一起學(xué)習(xí)！

　　【1】利用CRISPR治療癌癥？

　　根據(jù)美國國家衛(wèi)生研究院（NIH）的說法，美國重組DNA顧問委員會（RecombinantDNAAdvisoryCommittee，RAC）下周將審查賓夕法尼亞大學(xué)申請首次利用革命性的基因編輯技術(shù)CRISPR治療人類癌癥的臨床試驗(yàn)。利用CRISPR技術(shù)，科學(xué)家們能夠準(zhǔn)確地切割靶DNA。

　　這項(xiàng)臨床研究將從癌癥患者體內(nèi)提取出免疫系統(tǒng)的T細(xì)胞。接著，研究人員將利用CRISPR對T細(xì)胞進(jìn)行基因修飾，并將基因修飾后的T細(xì)胞灌注回病人體內(nèi)，這樣它們將靶向摧毀腫瘤細(xì)胞。

　　NIH科學(xué)政策副主任CarrieWolinetz在一篇博客帖子中披露了這一審查信息。賓夕法尼亞大學(xué)正在開發(fā)的這種癌癥免疫療法旨在靶向攻擊骨髓瘤、黑色素瘤和肉瘤。

　　CRISPR技術(shù)是在不到四年前開發(fā)出來的，但是已正在沖向臨床應(yīng)用。在此之前，一家位于美國馬薩諸塞州劍橋市的生物技術(shù)公司Editas醫(yī)藥公司（EditasMedicine）說，它打算在2017年開展一項(xiàng)利用CRISPR治療一種罕見的眼部疾病的臨床試驗(yàn)。

　　【2】Cell：讓CRISPR在癌癥領(lǐng)域大放異彩

　　第一次CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)被用于整體生物模型中系統(tǒng)地靶向基因組中的每一個基因。來自Broad研究所和麻省理工學(xué)院DavidH.Koch綜合癌癥研究所的一個科學(xué)家小組，率先利用這一技術(shù)在一個癌癥動物模型中系統(tǒng)地“敲除”（關(guān)閉）了整個基因組的所有基因，揭示出了與腫瘤進(jìn)化和轉(zhuǎn)移相關(guān)的一些基因，這為在其他細(xì)胞類型和疾病中從事類似的研究鋪平了道路。這項(xiàng)研究工作在線發(fā)表在3月5日的《細(xì)胞》（Cell）雜志上。

　　共同資深作者、哈佛-麻省理工Broad研究所核心成員、麻省理工McGovern腦研究所研究員、麻省理工學(xué)院大腦、認(rèn)知科學(xué)與生物工程學(xué)系助理教授張鋒（FengZhang）說：“全基因組向?qū)NA(guideRNA，gRNA)庫是一個強(qiáng)大的篩查系統(tǒng)，我們帶著激動的心情開始將它應(yīng)用于動物模型中來研究基因功能。這項(xiàng)研究是朝著利用Cas9在體內(nèi)鑒別癌癥和其他復(fù)雜疾病中的重要基因邁出的第一步。”

　　【3】JNCI：重磅！科學(xué)家利用CRISPR/Cas9技術(shù)使癌癥突變失活

　　由于在許多生物醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域均有著廣泛的應(yīng)用，“基因魔剪”CRISPR/Cas9或?qū)⑼耆蜷_癌癥研究領(lǐng)域的大門；日前一項(xiàng)刊登在國際雜志JournaloftheNationalCancerInstitute上的研究報告中，來自德國德累斯頓工業(yè)大學(xué)（DresdenUniversityofTechnology）等機(jī)構(gòu)的研究人員通過研究發(fā)現(xiàn)，扮演癌癥驅(qū)動子的突變或許能夠被靶向作用并且修復(fù)，而且這些相關(guān)的突變也可以被快速診斷，并被用來改善個體化療法。

　　作為生物技術(shù)研究領(lǐng)域的革命性工具，CRISPR/Cas9在生物醫(yī)學(xué)研究上有著其廣泛的用途，其可以實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞基因組中特定位點(diǎn)的DNA進(jìn)行切割，如今研究人員就發(fā)現(xiàn)了一種方法，能夠利用該技術(shù)診斷并且使得癌癥突變失活，從而加速癌癥領(lǐng)域的研究。研究者FrankBuchholz說道，通過新一代測序技術(shù)我們就能夠快速鑒別出癌細(xì)胞中的突變，但很多時候我們并不知道到底是哪些突變能夠驅(qū)動疾病的發(fā)生，而且哪些突變是相對良性的。

　　這項(xiàng)研究中，研究者首先對超過50萬個報道的癌癥突變進(jìn)行分析，這些突變從理論上來講能夠被靶向作用，并且超過80%的突變都可以被CRISPR/Cas9系統(tǒng)進(jìn)行切割修飾；隨后研究者人員發(fā)現(xiàn)CRISPR/Cas9可以在不明顯靶向作用健康野生型等位基因的同時，對一系列常見的癌癥突變進(jìn)行特異性靶向作用；此外，攜帶癌癥特異性引導(dǎo)RNAs的Cas9酶類的表達(dá)還能夠揭開引發(fā)癌細(xì)胞生長和變異的突變。

　　【4】NatureBiotechnology：利用CRISPR系統(tǒng)篩選癌癥藥物靶向目標(biāo)

　　近日，來自美國冷泉港實(shí)驗(yàn)室的研究人員在國際學(xué)術(shù)期刊naturebiotechnology在線發(fā)表了一項(xiàng)最新研究進(jìn)展，他們應(yīng)用CRISPR-CAS9技術(shù)靶向編碼蛋白功能性結(jié)構(gòu)域的外顯子對癌癥藥物作用靶點(diǎn)進(jìn)行大規(guī)模篩選，克服了CRISPR-CAS9技術(shù)在該方面的技術(shù)障礙，對于癌癥藥物靶點(diǎn)篩選有重要意義。

　　CRISPR-CAS9基因組編輯技術(shù)在發(fā)現(xiàn)癌癥及其他疾病靶向治療目標(biāo)方面具有重要應(yīng)用前景。目前的篩選策略主要通過靶向CRISPR-CAS9誘導(dǎo)的候選基因5`外顯子突變來進(jìn)行，但這種方法常會產(chǎn)生保留部分功能的框內(nèi)突變，即使具有很強(qiáng)的遺傳相關(guān)性也有可能會被掩蓋。

　　在該項(xiàng)研究中，研究人員利用CRISPR-CAS9技術(shù)靶向編碼蛋白功能結(jié)構(gòu)域的外顯子對其進(jìn)行突變，從而克服了上述問題的限制。這種方法會產(chǎn)生更多的無效突變，大幅度增加了陰性選擇的效能。同時，大量的陰性選擇可用于推斷蛋白質(zhì)不同結(jié)構(gòu)域的功能重要性。研究人員利用這一方法對小鼠急性髓系白血病細(xì)胞的192個染色質(zhì)調(diào)節(jié)性區(qū)域進(jìn)行了篩選，發(fā)現(xiàn)了6個已知的藥物靶點(diǎn)和19個潛在藥物靶點(diǎn)。

　　【5】NatMed：利用CRISPR-Cas9進(jìn)行全基因組篩選找到胰腺腫瘤弱點(diǎn)

　　在科學(xué)家們建立了CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)之后，該技術(shù)得到了廣泛利用。一些研究利用CRISPR-Cas9基因編輯工具進(jìn)行基因篩選，在癌細(xì)胞內(nèi)找到了一些可以用于開發(fā)潛在治療方法的基因弱點(diǎn)。

　　最近，來自加拿大多倫多大學(xué)的研究人員在RNF43突變的胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）細(xì)胞中進(jìn)行了全基因組范圍的CRISPR-Cas9篩選，并找到了可以用于治療該類型癌癥的潛在抗體藥物。這種類型的PDAC依賴Wnt信號進(jìn)行增殖。

　　在這項(xiàng)研究中，研究人員通過篩選發(fā)現(xiàn)一個有FZD5參與的Wnt信號通路對于攜帶RNF突變的PDAC細(xì)胞的增殖有重要作用，F(xiàn)ZD5是人類基因組編碼的10個Frizzled受體中的一個。研究結(jié)果表明該Wnt受體的表達(dá)水平存在背景依賴性特征。研究人員利用一組重組抗體檢測FZD蛋白的表達(dá)，證實(shí)FZD5的功能特征無法通過蛋白表達(dá)情況來解釋。

　　【6】Cell子刊：利用CRISPR/Cas9技術(shù)鑒定出AML白血病細(xì)胞的弱點(diǎn)

　　在一項(xiàng)新的研究中，來自英國劍橋大學(xué)韋爾科姆基金會桑格研究所的研究人員和他們的合作者對一種CRISPR基因編輯技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，并利用它發(fā)現(xiàn)急性髓性白血?。ˋML）的新的治療靶標(biāo)。他們鑒定出大量基因可能作為抗AML療法的潛在靶標(biāo)，并且描述了抑制這些基因中的一種，即KAT2A，如何破壞AML細(xì)胞，同時不會傷害非白血病血細(xì)胞。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2016年10月18日那期CellReports期刊上，論文標(biāo)題為“ACRISPRDropoutScreenIdentifiesGeneticVulnerabilitiesandTherapeuticTargetsinAcuteMyeloidLeukemia”。

　　AML是一種侵襲性血癌。AML細(xì)胞（一種癌細(xì)胞）將骨髓中的健康細(xì)胞擠出去。它們快速地增殖和干擾骨髓制造正常血細(xì)胞的能力，從而導(dǎo)致威脅生命的感染和流血。主流AML療法在幾十年內(nèi)并未發(fā)生變化，而且不到三分之一的AML患者在這種癌癥中存活下來。

　　為了鑒定出治療AML的新方法，研究人員利用CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)對AML細(xì)胞進(jìn)行篩選以便尋找它們的弱點(diǎn)。這種技術(shù)能夠被用來破壞和摧毀細(xì)胞基因組中的靶基因。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，他們對CRISPR-Cas9技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以便高效地逐個地破壞AML細(xì)胞基因組中的所有基因。這允許他們鑒定出那些遭受破壞后對AML細(xì)胞的生長和存活是有害的基因。

　　【7】Nature：大師級牛人用CRISPR構(gòu)建癌癥類器官

　　腸道上皮是人體內(nèi)細(xì)胞更新最快的組織，可以迅速更新和修復(fù)腸粘膜，但這種能力也帶來了一定的風(fēng)險。人們發(fā)現(xiàn)，腸道的隱窩干細(xì)胞（Cryptstemcell）可能起始腫瘤形成，在腫瘤細(xì)胞的分化、增殖及凋亡中發(fā)揮重要作用。

　　用含有干細(xì)胞巢蛋白（WNT、R-spondin、表皮生長因子EGF）的培養(yǎng)基，可以長期培養(yǎng)小鼠和人類的腸道干細(xì)胞，生成遺傳學(xué)和表型穩(wěn)定的上皮類器官。荷蘭藝術(shù)與皇家科學(xué)院主席、美國國家科學(xué)院院士HansClevers教授領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)，利用CRISPR/Cas9技術(shù)建立了結(jié)直腸癌（CRC）類器官。這一研究成果發(fā)表在本周的Nature雜志上。

　　結(jié)直腸癌通常是由腺瘤緩慢發(fā)展而成，這說明結(jié)直腸癌發(fā)展很可能是一個陸續(xù)獲得基因突變的過程。研究人員將CRISPR/Cas9技術(shù)用于體外培養(yǎng)的人類腸道干細(xì)胞，陸續(xù)引入了四個最常見的結(jié)直腸癌基因突變（APC、P53、KRAS和SMAD4）。他們通過去除培養(yǎng)基中的生長因子，來篩選發(fā)生了突變的細(xì)胞。

　　【8】NatCommu：大刀砍向HIV病毒——CRISPR系統(tǒng)初步成功應(yīng)用

　　想象一下，一個成分單一的藥物，可以防止人類免疫缺陷病毒（HIV）感染，也能治療已經(jīng)感染艾滋病毒的患者，甚至能清除比HIV更厲害的病毒的所有休眠副本。這聽起來像科幻小說，但已經(jīng)有科學(xué)家們開始一步步接近于這個目標(biāo)。他們通過定義和利用細(xì)菌和基因剪刀手CRISPR/Cas9系統(tǒng)，為細(xì)胞創(chuàng)造了一個新的防御系統(tǒng)。這篇研究成果，發(fā)表在最新的NatureCommunications。

　　當(dāng)HIV病毒復(fù)制潛入人體細(xì)胞，它們就會導(dǎo)致混亂。它使用細(xì)胞本身的分子機(jī)制制成病毒遺傳物質(zhì)的副本，這些副本隨后埋葬細(xì)胞自身的基因。從此之后，主體細(xì)胞變成一個HIV工廠，使得病毒大量復(fù)制，以遍布全身?，F(xiàn)有的HIV藥物主要瞄準(zhǔn)這一生命周期中的各個步驟：比如說一些阻止病毒整合進(jìn)入細(xì)胞的DNA，而另一些嘗試包括停止受HIV影響的細(xì)胞生產(chǎn)更多的病毒。不過這些藥物的問題在于它們不能真正刪除那些隱藏在細(xì)胞的病毒DNA。這些病毒可以保持休眠狀態(tài)數(shù)年之久，然后再次激活。所以病人通常需要每天或每周的使用藥物來保障他們的生活，因?yàn)镠IV可以潛伏。不過這樣花費(fèi)的金錢，時間和精力實(shí)在難以估量。

　　【9】Cell子刊：CRISPR直擊HIV感染的預(yù)防和治愈

　　CRISPR是最近備受推崇的基因組編輯技術(shù)，它能夠高效而精準(zhǔn)地編輯基因組中幾乎所有的序列，這將大大促進(jìn)疾病研究和新療法開發(fā)。著名科學(xué)期刊《CellReports》日前發(fā)布了一項(xiàng)新成果，科學(xué)家利用CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)，在人體免疫T細(xì)胞內(nèi)對45個與HIV入侵宿主相關(guān)的基因進(jìn)行特殊編輯分析，甄別出了其中某些基因經(jīng)編輯改造發(fā)生突變后，可保護(hù)T細(xì)胞免受HIV病毒的侵入、整合、轉(zhuǎn)染。這對于徹底清除HIV病毒、預(yù)防和治愈艾滋病有重要意義。

　　HIV病毒全稱人類免疫缺陷病毒，它是導(dǎo)致艾滋?。ˋIDS）的罪魁禍?zhǔn)?。HIV感染人體后，侵入并破壞CD4陽性的T淋巴細(xì)胞，導(dǎo)致免疫系統(tǒng)功能不斷下降，使患者越來越容易遭受大量其它感染和疾病的侵襲而最終死亡。艾滋病是一個遍布全世界的公共健康問題，根據(jù)WHO統(tǒng)計，2014年全球HIV感染人口接近4000萬，其中新增感染人數(shù)200萬。由于近年來抗病毒療法的不斷進(jìn)步，特別是多種抗病毒藥物組合的“雞尾酒”療法問世后，艾滋病可獲得長期有效控制，已逐步變成了一種慢性、可控的疾病。但現(xiàn)有療法始終無法徹底清除體內(nèi)HIV病毒，容易死灰復(fù)燃。如何徹底消除體內(nèi)潛伏殘留HIV病毒，如何預(yù)防T細(xì)胞不被HIV重新感染，是現(xiàn)今艾滋病治療的重要難題。

　　【10】Nature子刊：利用CRISPR/Cas9清除人T細(xì)胞基因組中的HIV-1

　　人免疫缺陷病毒（HIV）導(dǎo)致獲得性免疫缺陷綜合征（AIDS），即艾滋病。在一項(xiàng)新的研究中，來自美國天普大學(xué)路易斯-卡茨醫(yī)學(xué)院（LewisKatzSchoolofMedicineatTempleUniversity）的研究人員開發(fā)出一種特定的基因編輯系統(tǒng)CRISPR/Cas9，從而為最終治愈HIV感染鋪平道路。他們證實(shí)利用這種基因編輯系統(tǒng)能夠有效地和安全地將這種病毒從在體外培養(yǎng)的人T細(xì)胞的DNA中清理掉。相關(guān)研究結(jié)果于2016年3月4日在線發(fā)表在自然出版集團(tuán)旗下的ScientificReports期刊上，論文標(biāo)題為“EliminationofHIV-1GenomesfromHumanT-lymphoidCellsbyCRISPR/Cas9GeneEditing”。

　　論文共同通信作者、天普大學(xué)路易斯-卡茨醫(yī)學(xué)院綜合NeuroAIDS中心主任、神經(jīng)病毒學(xué)中心主任、神經(jīng)科學(xué)系主任和教授KamelKhalili博士說，“抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物非常善于控制HIV感染。但是接受抗逆轉(zhuǎn)病毒藥物治療的病人一旦停止服用藥物，就會遭遇到HIV復(fù)制快速反彈。”大量HIV拷貝的存在削弱免疫系統(tǒng)，最終導(dǎo)致AIDS。

　　治愈HIV/AIDS---自從上個世紀(jì)八十年代首次發(fā)現(xiàn)HIV以來，它已奪去了2500萬多人的生命---是HIV研究的最終目標(biāo)。但是一旦它整合進(jìn)CD4+T細(xì)胞---HIV感染的主要細(xì)胞---的基因組后，清除這種病毒已被證明非常困難。近期的努力有意專注于重新激活HIV以便觸發(fā)強(qiáng)勁的免疫反應(yīng)從而能夠從被感染的細(xì)胞中根除這種病毒。然而，在此之前，這些“激活并殺死（shockandkill）”方法中沒有一種獲得成功。