CRISPR-Cas9

蓋茨投資了生物醫藥公司EditasMedicine，這家公司開發出了一種名為CRISPR-Cas9的基因治療法，這種方法能夠通過DNA剪接技術治療多種疾病，不過尚未進入人體試驗階段。 ^[2] 

2016年7月21日，世界上最有名望的科學雜誌之一《自然》雜誌官網發出重磅消息：2016年8月，中國科學家有望開展全球首個CRISPR-Cas9基因編輯臨牀試驗，利用CRISPR-Cas9基因編輯技術敲除基因再回輸入患者體內用以治療肺癌，試驗將由四川大學華西醫院腫瘤學家盧鈾教授及其研究小組進行，這一臨牀試驗已於2016年7月6日通過了醫院審查委員會的倫理審批。 ^[3] 

T淋巴細胞本身應是人體內抗腫瘤的“鬥士”，但因各種原因，導致免疫耐受，不能有效地殺傷腫瘤細胞。盧鈾團隊即將進行的臨牀試驗，就是將受試者體內的免疫T細胞分離出來，利用CRISPR-Cas9技術進行基因編輯，選擇性地敲除細胞基因中一種編碼PD-1蛋白的基因，從而將T細胞潛在的對腫瘤細胞的攻擊能力“激活”。在體外進行T細胞培養擴增後，再輸回患者體內，用T細胞去攻擊腫瘤細胞，達到預期的治療目的。 ^[3] 

2017年3月，英國《自然·通訊》雜誌發表一項遺傳學重要研究成果，一種基因組編輯方法能夠阻止小鼠視網膜退化，利用CRISPR-Cas9系統可拯救失明小鼠。該方法可適用於導致色素性視網膜炎（失明的主要原因）的各種潛在遺傳缺陷。

色素性視網膜炎無法醫治、不易覺察，對患者眼睛造成極大危害而且具有遺傳性。該病特徵就是視網膜退化，但由於色素性視網膜炎可能由60多種基因的突變引起，因此，想要制定針對性療法來修復每一個具體的基因是非常困難的。視網膜上包括視杆細胞和視錐細胞，而引起色素性視網膜炎的基因突變，首先會導致視杆細胞死亡，繼而引起視錐細胞死亡，最終導致患者失明。

美國國家眼科研究所研究人員吳志健（音譯）及同事此次並沒有去治療引起基因突變的疾病，而是測試了一種保留視錐細胞的方法。他們使用了生物醫學領域最炙手可熱的“明星”技術——CRISPR/Cas9系統，從而使決定視杆細胞身份的基因喪失功能，誘導視杆細胞獲得視錐細胞特徵，使之能夠不受有害致病突變的影響。

實驗結果顯示，在3個視網膜退化小鼠模型中（總計有30只小鼠），該療法可以阻止視網膜退化並改善視覺。

該項研究表明，該方法可能適合用來治療視網膜退化疾病，並且可能適用性廣泛，不受不同潛在遺傳突變的影響。 ^[1] 

CRISPR-Cas9系統(5張)

CRISPR-Cas9是細菌和古細菌在長期演化過程中形成的一種適應性免疫防禦，可用來對抗入侵的病毒及外源DNA ^[6]  。而CRISPR-Cas9基因編輯技術，則是對靶向基因進行特定DNA修飾的技術，這項技術也是用於基因編輯中前沿的方法。以CRISPR-Cas9基礎的基因編輯技術在一系列基因治療的應用領域都展現出極大的應用前景，例如血液病、腫瘤和其他遺傳疾病。該技術成果已應用於人類細胞、斑馬魚、小鼠以及細菌的基因組精確修飾。 ^[3] 

（a）編碼Cas9蛋白和sgRNA的基因被導入一個細胞中，按計劃改變其目標基因。sgRNA具有與所選基因組目標序列互補的區域（紫色）；該區域可設計為包括任何所需序列。由CRISPR sgRNA和Cas9蛋白組成的複合物在細胞內形成，並與DNA中選定的靶位點結合。結合複合物的結構如（b）所示。

（a）中左側顯示的路徑中，Cas9蛋白中的兩個核酸酶活性位點分別切割靶序列中的兩條鏈［一個核酸酶活性位點作用於一條鏈］，產生雙鏈斷裂。雙鏈斷裂通常通過非同源末端連接來修復，這通常會刪除或改變連接發生部位的核苷酸。

或者，如（a）中右側所示，Cas9如果有一個核酸酶位點失活，則會在靶序列中產生單鏈斷裂。在存在與目標序列相同但包含所需序列變化（紅色顯示的片段）的重組供體DNA片段的情況下，同源DNA重組有時會改變斷裂部位的序列，以匹配供體DNA的序列。 ^[5] 

2014年4月15日，獲得了美國專利與商標局關於CRISPR的第一個專利授權。專利權限包括在真核細胞或者任何細胞有細胞核的物種中使用CRISPR。這意味着擁有在除細菌之外的所有生物，包括老鼠、豬和人身上使用CRISPR的權力。 ^[4]