2019年生命科学盘点:CRISPR日新月异

019年生命科学盘点:CRISPR日新月异"
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自CRISPR/Cas基因编辑系统诞生后,这一技术日新月异,发展迅速。虽然遇到不少技术和伦理上的“拦路虎”,但时至今日,CRISPR依然可以称得上是一种值得期待,大有可为的技术。

2019年,科技已经不再是那个悄无声息改变我们生活的推手了,而是大张旗鼓的进入生活,像一面大网,在每个点都延伸开来,连接我们每个人。

自CRISPR/Cas基因编辑系统诞生后,这一技术日新月异,发展迅速。虽然遇到不少技术和伦理上的“拦路虎”,但时至今日,CRISPR依然可以称得上是一种值得期待,大有可为的技术。

动植物研究进展:

中国学者最新Nature发文:利用CRISPR找到一种自闭症的灵长类动物模型

中国科学院深圳先进技术研究院,美国麻省理工,中山大学和华南农业大学多处科学家组成的研究团队公布了一项重要的研究新成果:利用基因组编辑系统CRISPR,研究人员设计了与自闭症和人类其他神经发育障碍相关的基因突变的猕猴模型。这些猴子表现出一些行为特征和大脑连接模式,类似于相同情况的人类。

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在这项研究中,研究人员聚焦于一个具有强烈关联的基因:Shank3。Shank3编码的蛋白质存在于突触中,这是大脑细胞之间的连接点,允许它们相互通信。Shank3在纹状体中特别活跃,这一大脑区域涉及运动计划,动机和习惯行为。张锋和他的同事之前曾研究过Shank3突变的小鼠,发现它们显示出一些与自闭症有关的特征,包括避免社交互动和强迫性重复行为。

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尽管小鼠研究可以提供有关疾病分子基础的大量信息,但使用它们来研究神经发育障碍也存在缺陷。特别是,小鼠缺乏高度发达的前额叶皮层,这是许多灵长类动物的独特特征,例如做出决定,保持集中注意力。

CRISPR基因组编辑技术的发展为设计编辑基因突变,送入猕猴中提供了新的方法,这在以前很难做到。因此研究人员将CRISPR成分注入到猕猴受精卵中,产生带有Shank3突变的胚胎。

结果发现具有Shank3突变的猕猴表现出与具有突变基因的人类相似的行为模式。它们往往在夜间醒来,表现出重复的行为。与其他猕猴相比,它们的社交互动也更少。磁共振成像(MRI)扫描也揭示了与自闭症相似的人类模式。

高彩霞发表综述文章:基因组编辑技术与植物精准育种综述

中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞曾入选Nature中国科学之星,这位最早在小麦和水稻等农作物上使用CRISPR-Cas9基因编辑技术的科学家今年不仅发现单碱基编辑系统存在严重脱靶效应,而且进一步在CRISPR-Cas9农业应用方面取得了重要成果——利用CRISPR技术,其研究组成功在小麦中改造了一条与白粉病(powdery mildew)有关的致敏基因,带来了重要突破。

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在这篇综述中,她还总结了CRISPR/Cas及相关衍生技术的发展,全面回顾了CRISPR/Cas植物基因组编辑技术体系的建立,以及其在基因表达精细调控、性状改良、突变体文库建立等方面的应用和最新研究进展,其中重点介绍了最新的单碱基编辑技术和无外源DNA整合的CRISPR/Cas递送方法。

用CRISPR精确遗传控制害虫

利用CRISPR基因编辑工具,加州大学圣地亚哥分校和加州大学伯克利分校的Nikolay Kandul和Omar Akbari等人设计了一种改变昆虫性别决定和生育能力的关键基因的方法——精确引导不育昆虫技术(precision-guided sterile insect technique,pgSIT)。

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研究人员报告,当pgSIT来源的虫卵被引入目标群体后,成年不育雄性出现。这就产生了一种新的、环境友好的、成本相对较低的控制害虫种群的方法。

中国农业科学院《Nature Biotechnology》 利用CRISPR建立水稻无融合生殖体系

来自中国农业科学院,中国水稻研究所的研究人员利用基因编辑技术在杂交水稻中同时敲除了4个水稻生殖相关基因,建立了水稻无融合生殖体系,得到了杂交稻的克隆种子,实现了杂合基因型的固定。

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研究证明通过基因编辑技术同时编辑四个基因,就可将无融合生殖特性引入到杂交稻当中,从而实现杂合基因型的固定。

“科学家们长期认为,无融合生殖能够解决这个难题。无融合生殖是一种通过种子进行无性繁殖的生殖方式,可以随着世代更迭而不改变杂交品种的杂合基因型,从而实现杂种优势的固定,这有望给农业生产带来一次新的革命。”

中科院发布世界首例生物节律紊乱体细胞克隆猴模型

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中国科学院神经科学研究所等处首次利用CRISPR/Cas9方法,敲除猴胚胎中的生物节律核心基因BMAL1,产生了一批BMAL1缺失的猕猴,行为学分析表明这些猕猴具有昼夜活动紊乱、睡眠障碍、焦虑和精神分裂症等表型,转录组数据分析也表明其与炎症、睡眠障碍、抑郁等相关的基因表达水平显著上调,为模拟人的节律紊乱相关疾病迈出了关键的一步。(来源:生物通)

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