CRISPR 给 2023 年画上了圆满的句号。
In 十一月，该基因编辑工具在英国首次获得临床批准用于治疗镰状细胞性贫血和β-地中海贫血。这些痛苦的血液疾病是由一种基因错别字引起的，这种错别字会扭曲血细胞的形状并限制其输送氧气的能力。
几周后，美国食品和药物管理局批准了镰状细胞疗法，并计划于明年 XNUMX 月对β地中海贫血做出裁决。 A 欧洲药品管理局 监管委员会很快就批准了该疗法，表明该疗法可能会在整个欧洲推广。甚至获得批准 激发了一个短剧的灵感 on 周六夜现场.
所有的大张旗鼓都是有原因的。 CRISPR-Cas9 最初被发现是作为一种细菌防御机制。自从首次在人体细胞中进行测试以来的短短十多年里，该技术已经改变了生物技术的面貌，为我们提供了编辑生命蓝图的精密工具。
自从绘制出人类基因组图谱以来，科学家们就设想用健康基因取代突变基因来治疗遗传疾病。今年，CRISPR 实现了这一愿景。新批准的基因编辑器 Casgevy 可以纠正从患者骨髓中分离出的干细胞中的遗传缺陷。当被输回体内时，编辑过的干细胞会产生健康的血细胞，将氧气输送到全身。
尽管 CRISPR 非常复杂，但它也存在问题。该工具会剪断两条 DNA 链，这可能会导致危险的突变，例如那些开启癌症触发基因的突变。它还可能无意中剪断基因组的不相关部分并引发副作用。
CRISPR 是一项无可争议的突破，非常值得研究 诺贝尔经济学奖。但也许更令人兴奋的是，它只是第一代工具，有潜力在未来几十年继续重塑生物技术。
扩大家庭规模
CRISPR 配方有两个主要成分：一种用于切割或切割基因组的“剪刀”蛋白，以及一种将剪刀与目标基因连接的“猎犬”RNA 向导。改变配方会产生基因编辑工具的世界，每种工具都有自己的特色。有些交换单个基因字母，有些则剪断一条 DNA 链，而不是同时切断两条 DNA 链。尽管有配方，但最终目标是相同的：随意精确编辑任何基因组的任何部分。
今年，CRISPR还与另一项技术重量级人物合作——人工智能——突破基因编辑的界限。
例如，科学家利用人工智能来优化现有的基因编辑工具。机器学习有帮助 预测脱靶效应 CRISPR 工具以 RNA 而不是 DNA 为目标，扩大了该工具的治疗范围。以及基于 AlphaFold 的算法，可预测蛋白质结构， 归巢 更小的 CRISPR 蛋白“手术刀”使基因剪切更加精确。缩小尺寸的基因编辑器也更容易打包并交付到其基因组目标。
人工智能还扩展了已知的 CRISPR 变体范围。浏览来自外来来源的遗传物质的海量数据库——从南极海岸收集到狗唾液——一种算法 发现 细菌中数百种潜在的 CRISPR 变体虽然罕见，但对于编辑人类基因组来说稳定且有效。
数据挖掘还令人惊讶地发现了类似 CRISPR 的机制 生命的另一个分支——真核生物。其中包括真菌、藻类和动物，但不包括细菌，而细菌是 CRISPR 首次发现的。这些系统被称为 Fanzors，类似于 CRISPR，只是组件不同。早期研究发现 Fanzors 可以在人类细胞中插入和删除遗传信息，对附近 DNA 或 RNA 的附带损害最小，并且可以轻松地重新编程以针对特定的基因组位点。
换句话说：基因编辑工具还有更广阔的世界等待探索。
新的临床浪潮
基于 CRISPR 的疗法的里程碑式批准为新一代技术（包括碱基编辑和引物编辑）奠定了基础。
碱基编辑技术于 2016 年开发出来，它是在单条 DNA 链上产生切口，而不是同时切割两条 DNA 链，从而大大降低了剪断意外片段的可能性。从那时起，科学家们 重新设计了“剪刀”蛋白 进一步减少不必要的 DNA 损伤并减小组件的尺寸，以便它们可以轻松地搭乘安全病毒或纳米颗粒进入细胞。
今年，碱基编辑与 CAR-T 疗法相结合，这种疗法可以增强人体的免疫细胞来对抗癌症。在这里，一个人的 T 细胞被移除并被改造，以更好地追捕目标。 一项雄心勃勃的尝试 正在使用碱基编辑来修改免疫细胞中的四个基因，以帮助它们寻找并摧毁白血病中的肿瘤细胞。
该疗法类似于 FDA 批准的用于治疗镰状细胞病的 Casgevy，需要医生在体外提取和编辑造血干细胞。然后，患者接受治疗，清除骨髓中的患病细胞，为编辑后的细胞腾出空间。这些干细胞最终会产生健康的红细胞，从而增加全身的氧气并缓解症状。虽然改变了生活，但这种治疗是漫长而困难的。患者可能需要在医院至少呆一个月才能开始治疗，这增加了本已高昂的治疗费用。
另一种选择是“一劳永逸”的拍摄。
今年，在一个 小型临床试验 由于人们在遗传上容易出现危险的高胆固醇水平，只需注射一次碱基编辑器即可将堵塞动脉的脂肪减少 55%，其效果可能会持续一生。由开发 神韵疗法，该试验是第一个在人类中使用碱基编辑来治疗慢性疾病的试验。
与针对特定人的生物学特征高度定制的癌症疗法不同，该疗法是现成的，有可能以更低的成本将该技术带给大众。科学家们 正在探索 类似的疗法 囊性纤维化，这会损害肺部和消化系统。
与此同时，prime edit 也在积极争取临床试验。 在2019上推出，该技术以其惊人的精确度席卷了基因编辑。从那时起，科学家们对该系统进行了优化，以进一步提高其效率。优化正在得到回报： 初级医学是一家从该方法的发明者中分离出来的生物技术公司，正在启动一项针对慢性肉芽肿性疾病的主要编辑临床试验，慢性肉芽肿性疾病是一种降低人体抵御感染能力的遗传性疾病。
从基因到表观基因组
CRISPR 被称为基因编辑器，最近将其范围扩大到 表观基因组——控制基因何时开启或关闭的一系列机制。已经看到了成功的曙光。在一项针对非人类灵长类动物的研究中， 关闭基因 使用表观遗传编辑有助于降低危险的胆固醇水平，效果可持续近一年。
表观基因组编辑有其优点。它可能比经典的 CRISPR 安全得多，因为它不会直接改变基因组。它还可以抑制乙型肝炎或艾滋病毒等慢性感染，这些感染即使没有明显症状也潜伏在体内。
毫无疑问，CRISPR 已经取得了疯狂的进展。随着多项临床试验的进行，今年将迎来又一个里程碑式的一年。作为 Prime Editing 的发明人 David Liu 博士 在2019中说：“这只是开始，而不是结束。”
