英國基因編輯技術骨髓瘤

1、被中國科學家差點搞砸的基因編輯技術為什麼還那麼火爆

試題答案：人體內copy每個細胞內有23對染色體；包括22對常染色體和一對性染色體，性染色體包括：X染色體和Y染色體．含有一對X染色體的受精卵發育成女性，而具有一條X染色體和一條Y染色體者則發育成男性．即男性染色體的組成：22對常染色體+XY，女性染色體的組成：22對常染色體+XX，因此人類基因組計劃要測定的人類染色體數應該是22條常染色體和兩條性染色體X和Y，即24條．故選：C

2、基因編輯技術形式有哪些

ZFN

ZFN，即鋅指核糖核酸酶，由一個 DNA 識別域和一個非特異性核酸內切酶構成。DNA 識別域是由一系列 Cys2-His2鋅指蛋白（zinc-fingers）串聯組成（一般 3~4 個），每個鋅指蛋白識別並結合一個特異的三聯體鹼基。鋅指蛋白源自轉錄調控因子家族（transcription factor family），在真核生物中從酵母到人類廣泛存在，形成alpha-beta-beta二級結構。其中alpha螺旋的16氨基酸殘基決定鋅指的DNA結合特異性，骨架結構保守。對決定DNA結合特異性的氨基酸引入序列的改變可以獲得新的DNA結合特異性。多個鋅指蛋白可以串聯起來形成一個鋅指蛋白組識別一段特異的鹼基序列，具有很強的特異性和可塑性，很適合用於設計ZFNs。與鋅指蛋白組相連的非特異性核酸內切酶來自FokI的C端的96個氨基酸殘基組成的DNA剪切域(Kim et al., 1996)。FokI是來自海床黃桿菌的一種限制性內切酶，只在二聚體狀態時才有酶切活性(Kim et al., 1994)，每個FokI單體與一個鋅指蛋白組相連構成一個ZFN，識別特定的位點，當兩個識別位點相距恰當的距離時（6~8 bp），兩個單體ZFN相互作用產生酶切功能。從而達到 DNA 定點剪切的目的。

TALEN

TALENs中文名是轉錄激活因子樣效應物核酸酶，TALENs是一種可靶向修飾特異DNA序列的酶，它藉助於TAL效應子一種由植物細菌分泌的天然蛋白來識別特異性DNA鹼基對。TAL效應子可被設計識別和結合所有的目的DNA序列。對TAL效應子附加一個核酸酶就生成了TALENs。TAL效應核酸酶可與DNA結合並在特異位點對DNA鏈進行切割，從而導入新的遺傳物質。相對鋅指核酸酶(zinc-finger nuclease, ZFN)而言，TALEN能夠靶向更長的基因序列，而且也更容易構建。但是直到現在，人們一直都沒有一種低成本的而且公開能夠獲得的方法來快速地產生大量的TALENs。

CRISPR

CRISPR是生命進化歷史上，細菌和病毒進行斗爭產生的免疫武器，簡單說就是病毒能把自己的基因整合到細菌，利用細菌的細胞工具為自己的基因復制服務，細菌為了將病毒的外來入侵基因清除，進化出CRISPR系統，利用這個系統，細菌可以不動聲色地把病毒基因從自己的染色體上切除，這是細菌特有的免疫系統。微生物學家10年前就掌握了細菌擁有多種切除外來病毒基因的免疫功能，其中比較典型的模式是依靠一個復合物，該復合物能在一段RNA指導下，定向尋找目標DNA序列，然後將該序列進行切除。許多細菌免疫復合物都相對復雜，其中科學家掌握了對一種蛋白Cas9的操作技術，並先後對多種目標細胞DNA進行切除。以往研究表明，通過這些介入，CRISPR能使基因組更有效地產生變化或突變，效率比TALEN（轉錄激活因子類感受器核酸酶）等其他基因編輯技術更高。但最近研究發現，雖然CRISPR有許多優點，在人類癌細胞系列中，它也可能產生大量「誤傷目標」，尤其是對不希望改變的基因做修改。

三種系統的比較

那麼，可能會有人疑問了，既然如此，這三種系統的區別和聯系又是什麼呢？小編特意從有效性，特異性，載體性及其它四個方面，進行了一個小小的總結。

有效性

在不同的基因位點基因靶向性的有效性都是不同的，並且這也依賴於每種細胞的轉染的效率。因此，只能點對點的比較靶向位點，細胞系和轉染方法，這樣的比較才有意義。基於我們課題組和其他課題組的ZFN和TALENs的靶向效率的實驗，我們在細胞系水平上進行了比較，雖然他們可能與不同的突變特徵有關。Chen的課題組的最近的研究進行了大規模的體外分析，發現TALENs在使用與上下游相關的序列的時候比ZFNs顯著的具有更多的突變產生。另一個組比較了TALENs和CRISPRs在人類ESCs細胞中的情況，觀察到，通過用CRISPR更換掉TALENs，在其他方面條件相同的情況下，通過產生更多的基因突變的克隆，本質上提高了效率。最近，功能上重新編碼的TALENs（reTALENs）已經得到了發展，並且在人類的iPSCs細胞中的基因編輯的有效性相比較於CRISPR得到了提高。但是這個研究發現，CRISPR比reTALENs能夠實現7-8倍的同源重組效率，並且其一定程度的比HE更有效率，擋雨ODN捐贈者進行比較。

特異性

ZFN和TALENs都是作為二聚體發揮作用的，其特異性是由DNA綁定的區域決定的，這個區域在每個剪切位點最多可以識別36bp。然而，在在II型CRISPR系統中的Cas9是由一種RNA引導的核酸，它的特異性是由PAM和PAM上游的20個引導核苷酸決定的。這表明，3』12個鹼基的「種子序列」是最關鍵的，而剩下的8個鹼基（非種子序列）甚至PAM序列都是可以錯配的。ZFN的特異性由一種不帶偏見的全基因組分析進行，並且發現存在頻率低，但是可以檢測到的脫靶事件的發生，其可以定義為一個高度有限的一部分。已經有研究表明，TALENs有比ZFN更低的細胞毒性和脫靶效率。
基於這個研究，TALENs誘導的CCR5特異性突變在CCR5的對偶基因上發生率是17%，而在高度同源的CCR2位點上只有1%。相反，CCR5特異性的ZFN的活性在這兩個位點是相在當的，CCR5位點的突變頻率是14%，而CCR2的是12%。幾個研究也報告了，CRISPR/Cas系統在細胞毒性評價或者DSB誘導的檢測（即，H2AX免疫染色）中都沒有明顯的脫靶現象。然而，最近的研究發現，CRISPR誘導的靶向不同的人類細胞的基因出現了顯著的脫靶現象。例如，靶向CCR5的CRSIPR/Cas9系統偶到的在CCR2上的脫靶切除的突變率為5-20%，這是非常接近之前討論的CCR5靶向的ZFN誘導的突變率。三個其他的小組利用更系統的方法在人類細胞中評估了CRISPR的脫靶活性，其結果表明CRISPR可能能夠發生目標不匹配，從而在預測的脫靶位點上引入微缺失或者插入（插入缺失）。此外，靶向位點的定位和內涵能夠顯著的影響gRNA識別他們的靶向目標，而在基因組序列中的「脫靶序列」也是一樣的。已經有報告說，脫靶效應能夠通過小心的控制Cas9的mRNA的濃度來克服。此外，在基因編輯的時候使用配對的Cas9的切口酶已經表明能夠顯著的減少至少1500倍的脫靶活性。

病毒為基礎的傳遞

ZFN基因可以通過慢病毒和腺病毒進行傳遞。當前，ZFNs導入體細胞是通過共轉染兩個慢病毒載體，每個載體編碼一個功能性異源二聚體對的一個單體。相反，腺病毒，但不是基於HIV的慢病毒，載體使用與TALEN的基因的傳遞，因為TALENs的大尺寸和TALE重復序列的種應用。Cas9也是一個較大的基因，並且其酶促死的版本也可以通過慢病毒進行傳遞，雖然也盛行的Cas9的穩定的表達對於細胞的毒性依然是不清楚的。

其他方面

ZFNs和TALENs都能夠在切割時產生粘性末端，因此可以使用標簽綁定，如果具有互補突出部分的雙鏈寡聚核苷酸（dsODN）是可以進行預測的。ZFNs和TALENs都可以在捐贈的質粒的基因組中引入同一個核酸靶向位點來實現。ZFNs和TALENs通過採取同源二聚體的方式從而獲得優勢，綁定門通過設計實現了重組（Ob-LiGaRe）。這種方法在使用的質粒中倒置了兩半的核酸酶的結合位點，這是在沒有改變接頭區的方向實現的，因此通過相同的ZFN/TALEN鹼基對能夠阻止連接產物的消化。因為CRISPR產生了一個非粘性末端，直接連接會遇到挑戰。最近的文章表明，具有Cas9n的gRNAs的鹼基對能夠誘導具有徒步部分的DSBs，並且促進dsODN的高效率的NHEJ介導的插入。雖然至今還沒有出版，但是進入的轉基因大小的DNA能夠通過引入在目標質粒的CRISPR/Cas9靶向位點的具有CRISPR/Cas的基因組使用。CRISPR/Cas系統相比較於ZFNs和TALENs具有幾個優勢，例如易於構建，花費低，並且產物具有可擴展性，並且能夠用於多個靶向基因組位點。

3、基因編輯是一種什麼技術 跟轉基因技術區別在哪

1、針對不同

轉基因技術是指利用DNA重組、轉化等技術將特定的外源目的基因轉移內到受體生物中容，並使之產生可預期的、定向的遺傳改變。

基因編輯是一種新興的比較精確的能對生物體基因組特定目標基因進行修飾的一種基因工程技術。

2、作用不同

基因編輯技術指能夠讓人類對目標基因進行定點「編輯」，實現對特定DNA片段的修飾。

人們通常將植物基因工程稱之為「轉基因技術」，所獲得的產品被稱為轉基因植物或轉基因作物，有時也使用「遺傳修飾生物」或「工程作物」等名稱。

3、技術不同

轉基因即將人工分離、修飾後的D N A、基因導人生物細胞基因組，在導入基因表達的影響下，原有生物體的性狀也會發生變化。

基因編輯依賴於經過基因工程改造的核酸酶，也稱「分子剪刀」，在基因組中特定位置產生位點特異性雙鏈斷裂（DSB），誘導生物體通過非同源末端連接（NHEJ）或同源重組（HR）來修復DSB，因為這個修復過程容易出錯，從而導致靶向突變。這種靶向突變就是基因編輯。

4、從社會學的角度談談最近的基因編輯事件？

不符合社會倫理道德

5、世界首例基因編輯試驗需多長時間

中國科學家即將成為全世界首個把 CRISPR–Cas9 基因編輯技術修飾的細胞注入人體的團隊。

由四川大學華西醫院的腫瘤學家盧鈾領導的團隊，計劃從下月起在肺癌患者身上測試這種細胞。臨床試驗在 7 月 6 日獲得了華西醫院倫理委員會的批准。

「這是一項激動人心的進步，」Carl June 表示，他是賓夕法尼亞大學的一位免疫療法臨床研究者。

此前，研究人員已經開展過一系列使用另一種基因編輯技術的人體臨床試驗，其中一項是由 June 領導的，他的研究已經對 HIV 感染者起到了幫助。June 還是一項計劃中的美國臨床試驗的科學顧問，該實驗也將使用 CRISPR–Cas9 修飾的細胞治療癌症。

上個月，美國美國國立衛生研究院（NIH）的一個顧問委員會批准了 June 的這個項目。但該臨床試驗在開展前還需要獲得美國食品葯品監督管理局（FDA）和大學倫理委員會的批准。美國研究者表示，他們可能可以在今年年底開始臨床試驗。

當化療無效時

中國的這項臨床試驗將招募化療、放療等常規治療無效的轉移性非小細胞肺癌患者。「（對他們來說，）療法的選擇非常有限，」盧鈾表示，「這一技術有望為患者帶去幫助，特別是對我們每天治療的那些病人來說」。

盧鈾的團隊將會從招募參加臨床試驗的患者血液中採集T細胞（一種免疫細胞），然後使用 CRISPR–Cas9 技術來敲除細胞中的一個基因——CRISPR-Cas9 技術將一種能夠識別染色體上特定基因序列的分子模板，以及一種能將該染色體特定序列位置剪掉的酶結合起來。敲除的這個基因為一種名叫 PD-1 的蛋白質編碼，這種蛋白質通常是細胞免疫反應的一個檢查點，可以防止免疫細胞攻擊健康的細胞。

經過基因編輯的細胞會在實驗室進行培養增殖，然後回輸到患者的血液中。改造後的細胞將在患者體內巡視。盧鈾表示，研究團隊希望它們能對癌細胞發起攻擊。計劃中的美國臨床試驗也打算敲除編碼 PD-1 蛋白的基因，不過在將細胞回輸給患者前，還會敲除另一個基因，再加入一個新的基因。

去年，FDA 批准了兩種基於抗體的阻斷 PD-1 的療法，用於治療肺癌。但這些抗體會在多大程度上阻斷 PD-1 並激活免疫反應，對每個患者來說都是難以預測的。

與之相比，敲除基因的方法阻斷 PD-1 的確定性更高，增殖細胞又提高了激活免疫反應的概率。「這種方法將會比抗體高效得多，」Timothy Chan 表示，他在紐約市紀念斯隆凱特琳癌症中心從事免疫療法的臨床研究。

驗證細胞

眾所周知，CRISPR 基因編輯技術有可能會在錯誤的位置編輯基因組，從而可能出現有害影響。盧鈾團隊的成員之一，華西醫院的腫瘤學家鄧磊表示，本次臨床試驗的合作方之一，成都美傑賽爾生物科技公司，會對細胞進行驗證，在將細胞回輸給患者前確認敲除的是正確的基因。

由於這一療法針對的是T細胞，而T細胞與許多非特異性免疫反應都有關系，Chan 擔心這種方法可能會導致過度的自體免疫反應，使細胞攻擊腸道、腎上腺或其它健康組織。「所有的T細胞都會被激活，這將會是個問題。」Chan 說。

Chan 建議研究團隊從腫瘤病灶處採集T細胞，因為這些細胞已經會是專門攻擊癌細胞的。但鄧磊表示，他們的臨床試驗針對的肺癌腫瘤很難接近。鄧磊還說，因為被 FDA 批準的抗體療法中並沒有出現很高比例的自體免疫反應，所以研究團隊較為放心。

這項一期臨床試驗的主要目的是檢驗這種療法是否安全。臨床試驗將會在十位患者身上檢驗三種劑量的效果。同時，鄧磊還說，團隊還計劃循序漸進，從一位患者開始逐漸增加劑量，密切觀察是否出現副作用。但研究者也將關注血液中的標記物，這些標記物將顯示這種療法是否起效。

以快著稱

盧鈾表示，這項臨床試驗的審批過程研究團隊投入了大量的時間和人力，歷時半年，這當中包括與醫院內部的倫理委員會的密切溝通。「（審批過程中）有許多來回溝通，」他說。盧鈾還補充道，NIH 批准另一項 CRISPR 臨床試驗「增強了我們和倫理委員會對這項研究的信心」。

中國一向以 CRISPR 研究中進展迅速著稱，有時太過迅速了，石井哲也（Tetsuya Ishii）說，他是日本北海道大學的生物倫理學家。

盧鈾表示，他的團隊進展迅速的原因是他們有癌症療法臨床試驗方面的豐富經驗。

June 對中國能在這類試驗中拔得頭籌並不意外，「中國非常重視生物醫學研究」。

石井哲也（Tetsuya Ishii）指出，如果這項臨床試驗按計劃開展的話，將會成為中國在 CRISPR 基因編輯領域眾多「首位」中的最新一個，之前的首位包括最早使用 CRISPR 編輯人類胚胎和編輯猴子。

「我希望我們能成為首位，」盧鈾說，「更重要的是，我希望我們的臨床試驗能獲得

6、什麼是zfns，talens和crispr/cas9基因編輯技術

ZFN由一個 DNA 識別域和一個非特異性核酸內切酶構成。DNA 識別域是由一系列 Cys2-His2鋅指蛋白（-fingers）串聯組成（一般 3~4 個），每個鋅指蛋白識別並結合一個特異的三聯體鹼基。多個鋅指蛋白可以串聯起來形成一個鋅指蛋白組識別一段特異的鹼基序列，具有很強的特異性和可塑性。與鋅指蛋白組相連的非特異性核酸內切酶來自FokI的C端的96個氨基酸殘基組成的DNA剪切域，每個FokI單體與一個鋅指蛋白組相連構成一個ZFN，識別特定的位點，當兩個識別位點相距恰當的距離時（6~8 bp），兩個單體ZFN相互作用產生酶切功能，從而達到 DNA 定點剪切的目的。
該技術一直以來被Sangamo生物公司所壟斷，造成昂貴價格，限制了ZFN技術的廣泛應用。

TALEN(Transcription Activator-Like Effector Nuclease) 是一種人工改造的限制性內切酶，是由一個DNA識別域和一個核酸內切酶的切割域(FokⅠ)構成。DNA識別域是由一些非常保守的重復氨基酸序列模塊組成，每個模塊一般由34個氨基酸（aa）組成，其中第12,13位氨基酸種類可變且決定了該模塊識別靶向位點的特異性。通過DNA識別域結合到靶位點上，FokI的切割域形成二聚體，可以特異性的切斷目標基因，損傷後的DNA在非同源末端連接修復過程中，會由於鹼基的隨機增減造成目標基因功能缺失。

CRISPR/Cas9是由sgRNA向導RNA分子和Cas9內切酶組成，Cas9是一種DNA內切酶，。Cas9內切酶必須在向導RNA分子的引導下對DNA進行切割，這是因為這些向導RNA分子含有與靶DNA序列互補的序列，稱之為PAM序列。Cas9內切酶在向導RNA分子的引導下對特定位點的DNA進行切割，形成雙鏈DNA缺口，然後細胞會藉助同源重組機制(homologous recombination)或者非同源末端連接機制(non-homologous end joining)對斷裂的DNA進行修復。損傷後的DNA在非同源末端連接修復過程中，會由於鹼基的隨機增減造成目標基因功能缺失。如果細胞通過同源重組機制進行修復，會用另外一段DNA片段填補斷裂的DNA缺口，因而會引入一段「新的」遺傳信息。

7、基因編輯技術 如今發展到啥程度？

中山大學人類胚胎遺傳性致病基因修復實驗採取了CRISPR／Cas9基因編輯技術。專該技術是近年在鋅指核酸酶（屬ZFN）技術、類轉錄激活樣效應因子核酸酶（TALEN）技術之後出現的新型基因編輯技術，原理來自細菌的適應性免疫防禦機制。相比傳統的基因打靶技術和其他基因編輯技術，CRISPR／Cas9更為精確、高效和經濟。
科學家發現，細菌在遭遇噬菌體等病毒侵染之後，可以獲得其部分DNA（脫氧核糖核酸）片段並整合進基因組形成記憶，當再次遭到入侵時，轉錄出相應的RNA（核糖核酸），利用其中的「定位信息」引導Cas蛋白復合物定位和切割、徹底地摧毀入侵病毒的DNA。CRISPR／Cas9技術就是利用這一原理，用一種定製的RNA引導Cas，對預設DNA位點進行切割，造成DNA斷裂，啟動細胞內基因組修復機制，實現基因敲除、特異突變的修復或引入和定點轉基因等。

8、如果人類掌握了基因編輯技術，活到1000歲，世界將變成什麼樣？

不論是東方的神話故事，還是西方傳說，總少不了永生的故事。即便如今的人類掌握先進的科學技術也無法實現永生，就連如今最長壽的老人也不過才122歲。死亡是人類必經的結局，如果未來的人類科學技術實現了質的飛躍，壽命能達到1000歲，那個時候的世界將會變成什麼樣子呢？

人體是一直在進行新陳代謝的，細胞是一個不斷分裂分化的過程，人體的細胞數量是有限的，如果細胞無法再持續分化，這也就意味著人類死亡了。人類在進化的過程中已經擁有了適應環境的能力，在進化過程中，生命會選擇優秀的基因，拋棄落後的基因，不論是何種基因，都會在後期成為人類的累贅，讓人類漸漸衰老直至死亡。如果未來的我們掌握了基因編輯技術，可以把人類的壽命延長到1000歲，那個時候人類將會變成什麼樣子呢？

地球資源的爭奪

人類在地球上生存必須依靠地球提供的各項資源，而地球的資源是有限的，很多不可再生資源枯竭後就真的不會再出現了。但面對龐大的人口數量是人類如果活到了1000歲，這就意味著對資源的需求會更高。那個時候的地球面臨著資源短缺的壓力，還要面臨著沉重的人口危機，如果人類無法創造可持續利用的資源，勢必會因為資源的掠奪引發新一輪的戰爭。

基因編輯

如果人類能夠活到1000歲，那時的人類已經掌握了基因密碼技術，身體一旦出現各種疾病，只要通過基因編輯便能進行治療。為了增強身體的免疫力，人類或許會接入人工骨骼，衰竭的器官可以利用3d列印技術直接更換。人工智慧將會成為人類的一大幫手，或許會迎來人機合一的時代。

結婚生育

因為人類的壽命已經延長了，各項工作和事業也沒那麼緊迫。結婚作為老輩人心中的大事，也成為了稀鬆平常的事。那個時候的人類並不著急結婚，也不著急生育。但由於人口基數實在太大了，想要生育也成為了一件奢侈的事情。人類活的時間越久所面臨的問題就越多，也許那個時候的人類就要依靠婚姻期限來保證愛情的忠貞度了。

退休生活

到了那個時候，退休就成為了一件非常奢侈的事情了，現在的我們六七十歲就可以退休，但如果延長到1000歲，或許就要等到七八百歲才能退休了，這個過程實在是太過漫長了。如果人類的壽命無限延長，地球環境也會出現前所未有的變化，那個世界究竟是好是壞呢？大家是怎麼看的呢？

9、基因編輯技術普及之後的世界會是什麼樣？

希望可以把腰間盤治好，那就快點到來吧，那一天，會有那麼一天嗎。