新的 DNA 编辑技术催生了大胆的 UC 计划

加州大学伯克利分校和加州大学旧金山分校正在推出创新 基因组学 倡议 (IGI) 以一项新技术引领基因工程革命，该技术已经产生了新的战略 基因治疗 和疾病的遗传研究。

李嘉诚基金会捐赠了 10 万美元用于支持该计划，成立李嘉诚中心 基因组学 加州大学伯克利分校的工程学和附属教职员工。 两所大学还将提供2万美元的启动资金。

Jennifer Doudna，新的创新基因组学计划的创始人
和新的李嘉诚校长生物医学与健康科学主席。

该计划的核心是两年前在加州大学伯克利分校由该计划的创始人兼新任教职主席 Jennifer A. Doudna 发现的一项革命性技术。 技术，精准“的DNA 剪刀”简称 CRISPR-Cas9，自 2012 年 XNUMX 月首次发布以来，人气暴增，并且是至少三个初创公司和几个参加人数众多的国际会议的核心。 科学家们将其称为基因工程的“圣杯”和抗击遗传疾病的“令人惊叹”的突破。 为了纪念她的发现和早期的工作 RNA, Doudna 上个月收到了 卢里奖 美国国立卫生研究院基金会成员。

“Doudna 教授的突破性发现 基因组编辑 李嘉诚基金会主席李嘉诚说：“正在带领我们进入一个我们以前从未想象过的充满可能性的新时代。” “我的基金会非常荣幸能够与两家世界一流的公共机构合作，发起创新基因组学计划，以寻求抗击遗传疾病的圣杯。”

在这项技术的发现公布后的 18 个月里，已经发表了超过 125 篇基于该技术的论文。 在世界范围内，研究人员正在使用 Cas9 来研究像镰刀这样多种多样的问题的遗传根源 细胞 贫血、糖尿病、囊性纤维化、艾滋病和抑郁症，希望找到新的药物靶点。 其他人正在利用该技术重新设计酵母以生产生物燃料和小麦以抵抗害虫和干旱。

加州定量生物科学研究所分子和细胞生物学教授杜德纳说：“我们现在拥有一种非常简单、非常快速且非常有效的基因组重写技术，这使我们能够进行以前不可能进行的实验。” QB3) 和加州大学伯克利分校霍华德休斯医学研究所的一名研究员。 “我们感谢李嘉诚先生对我们倡议的支持，这将推动基因组工程的突破性进展。”

转化基因研究

新的基因组工程技术显着缩短了研究人员测试新疗法所需的时间。 CRISPR-Cas9 允许在数周而不是数年内创建模拟人类疾病的动物菌株，使研究人员能够测试新疗法。 该技术还可以快速轻松地敲除 基因 在人体细胞或动物中确定它们的功能，这将加速疾病新药物靶点的鉴定。

“CRISPR-Cas9 技术完全改变了游戏规则，”加州大学旧金山分校医学院细胞和分子药理学教授兼该计划的联合主任乔纳森·韦斯曼 (Jonathan Weissman) 说。 “有了 CRISPR，我们现在可以随意关闭或打开基因。 我对使用 CRISPR 来了解基因的正常功能以及如何引起疾病特别感兴趣 突变 改变这些功能。”

“该计划的主要目标是开发用于人类健康的 CRISPR-Cas9 技术，并创建一个研究资源库，使其广泛可用，”Doudna 补充道。 “现在这是科学界一个激动人心的时刻，基因组测序的成本正在下降，一个完整的人类基因组序列的成本约为 1,000 美元。 Cas9 技术将基因组学提升到一个新的水平，以实现基因组的编辑。”

Doudna 指出，加州大学伯克利分校和加州大学旧金山分校通过对酵母、果蝇、斑马鱼和啮齿动物等多种生物体的研究，对人类疾病有了根本性的发现。 这项新技术将帮助这些研究人员从动物模型的基础研究跨越到人体细胞和组织的测试，最终进入临床，在那里 CRISPR-Cas9 将使人类基因治疗变得更简单。

“我们现在有了一种通过编辑基因组来重新编程细胞软件的技术，这将使我们能够在人类细胞中进行我们以前无法做到的基因操作，”Doudna 说。

在人类健康及其他领域的应用

例如，在过去，培育具有特定和可遗传基因突变的小鼠品系至少需要一年的昂贵实验。 使用 Cas9 技术，加州大学伯克利分校的免疫学家罗素万斯禁用了小鼠体内调节皮毛颜色的基因，并在短短六周内培育出了一种具有白色皮毛而不是棕色皮毛的小鼠品系。 世界各地的实验室正在使用 CRISPR-Cas9 技术对从啮齿类动物到灵长类动物的动物模型进行类似的研究。

人心肌细胞（肌肉细胞）染色为绿色 蛋白质
使用新的 CRISPR-Cas9 技术由编辑基因编码。

其他研究人员已经采用该技术重新编程 干细胞 使受损器官（如肝脏）再生，并尝试重新编程免疫细胞以治愈 HIV 阳性患者的 AIDS。

Doudna 和她的同事还在为孵化器建设资源和基础设施，以帮助研究人员、博士后研究员和学生剥离公司。 该企业家研究员计划将与 QB3 协调 盒装启动 计划帮助成立新公司，以应对重要的社会挑战并在加利福尼亚创造新的就业机会。

Cas9 技术采用了 DNA 剪切系统 菌 切割和破坏入侵的DNA 病毒. Doudna 及其同事，加州大学伯克利分校霍华德休斯医学研究所的 Martin Jinek 和 Helmholtz 感染研究中心（前身为瑞典分子感染医学实验室）的 Emmanuelle Charpentier 酶 Cas9 使用小 RNA 分子来靶向和切割 DNA 的特定区域。 Jinek 和 Doudna 还表明，RNA 可编程 CRISPR-Cas9 系统在人体细胞中起作用，并且比其他基因组编辑方法更快、更容易。

加州大学伯克利分校分子和细胞生物学教授，该计划的联合主任 Michael Botchan 对探索 95% 的人类基因组的潜力感到最兴奋，该基因组曾经被称为“垃圾 DNA”，现在已知其中包含大多数开启基因和关闭，并且可能含有导致许多疾病的缺陷基因。

“使人类与猴子不同的不是基因组中编码蛋白质的 6-7%，而是基因组其余部分的调节基因，”他说。 “但我们不知道这些调节基因中的大多数是做什么的。 他们很可能与精神分裂症、糖尿病和许多其他疾病有关。”

CRISPR-Cas9 技术还允许研究人员一次破坏多个基因或调控序列，以确定它们的功能和相互作用。 Botchan 说，这种研究可能会发现新的药物靶点。

“创新基因组学计划不仅对于发现新科学和新疗法很重要，而且对于开发操纵 DNA 的新工具也很重要，”Botchan 说。 “有成千上万的细菌和 古 那里有类似的基因组编辑系统，我们也想探索它们以找到用于基因组工程的其他工具。”

李嘉诚，香港白手起家的商人和慈善家，一直是加州大学伯克利分校多个领域的捐助者。 他提供了 40 万美元的基石礼物，成立了李嘉诚生物医学与健康科学中心，该中心于 2012 年开业。迄今为止，李嘉诚基金会已为世界各地的医疗和教育计划捐款超过 1.86 亿美元.

相关信息

• 创新基因组学计划网站
• 詹妮弗·杜德娜的网站
• 李嘉诚基金会网站
• 一种强大的DNA编辑新方法 (3/4/14 纽约时报)
• Crispr 走向全球

加州大学伯克利分校新闻中心—— 罗伯特·桑德斯, 媒体关系 | 18 年 2014 月 XNUMX 日

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