叩响精准基因编辑的大门：基因魔剪”即将面世

     因较早地掌握了基因编辑技术的研发源泉及核心底层***，国际的头部基因编辑企业目前以欧美公司为主。

    提起“基因编辑”，大多数人的印象仍停留在几年前备受争议的“基因编辑婴儿”。作为CGT的重要分支之一，基因编辑正和AAV、CAR-T、CAR-NK、TCR-T、TIL等热门疗法一起大放异彩。

近日，**CRISPR基因编辑疗法上市申请获受理。这意味着，若能在今年通过欧洲上市审批，年内将诞生***CRISPR-Cas9治疗药物。

     基因编辑技术是可以改变基因组中特定DNA序列的一种技术，主要分为基因敲除、细胞融合技术和CRISPR/Cas9技术。近几年，基因编辑技术在临床药物开发、动植物育种、基因治疗和食品安全检测等领域得到了广泛的应用。

神奇的“基因魔剪”

     基因编辑又称基因组编辑或基因组工程，是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的一种基因工程技术或过程。其基本原理类似word程序中的查找、替换或删减，即人为地修饰宿主细胞DNA序列后，实现对特定的目的基因片段的“编辑”——敲除/敲入，从而达到改变宿主细胞的基因型的目的。

     基因编辑依赖于经过基因工程改造的核酸酶，也称“分子剪刀”，在基因组中特定位置产生位点特异性双链断裂（DSB），诱导生物体通过非同源末端连接（NHEJ）或同源重组（HR）来修复DSB，因为这个修复过程容易出错，从而导致靶向突变。这种靶向突变就是基因编辑。

     早期，在DNA双链特定位置造成断裂并不是件容易的事。***初的ZFN（锌指核酸酶）大大促进了基因组靶向修饰技术，但劳动量较大、周期较长；TALEN（转录激活样效应因子核酸酶）在识别靶点的特异性方面和设计方面都比ZFN更有优势，但对上下游序列依赖较高。

直到2012年，加州大学伯克利分校教授Jennifer A. Doudna和瑞典于默奥大学的教授Emmanuelle Charpentier通过体外实验，发现了在双链RNA指导下切割双链DNA断裂的内切酶家族，揭示了CRISPR（成簇的规律性间隔的短回文重复序列）/Cas9（核酸内切酶）系统在RNA指导下进行基因编辑的巨大潜力。次年，80后亚裔科学家、MIT助教张锋发表论文，***将CRISPR/Cas9基因编辑技术改进并应用于哺乳动物和人类细胞，这项里程碑式的技术被称为“基因魔剪”。

     作为第三代基因编辑技术，与ZFN和TALEN相比，CRISPR-Cas 技术利用RNA-DNA结合，而非蛋白质-DNA结合来指导核酸酶活性，简化了设计，降低了成本，提高了准确度，应用范围更广泛。

但CRISPR/Cas9仍存在一定的脱靶效应。2016年，张锋的校友刘如谦在实验室开发出了单碱基编辑器 (Base Editor) ，能够在不造成DNA双链断裂的情况下，实现C-T (或G-A) 的碱基替换，不仅提升了编辑效率和安全性，还降低了脱靶效应，更适用于普遍存在的点突变情况。

     DNA提取是分析农作物分子生物学性状的重要步骤，现阶段，常用的DNA提取技术有磁珠法和离心柱法，使用磁珠进行农作物的DNA提取，可以实现高通量、自动化的操作。由于磁珠对核酸的吸附灵敏度高，只需要少量的叶片或其他组织即可得到高得率、高纯度的DNA。吉恩特生物采用自主研发生产的纳米生物磁珠和磁珠法DNA提取试剂盒，可以从各种类型的农作物中提取高质量的核酸，配合核酸提取仪，可以达到快速自动化提取的目的。