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2018年第8期(发布时间: Nov 9, 2018 发布者:张毅)  下载: 2018年第8期.doc       全选  导出
1   2018-11-09 11:58:04.263 如何使基因编辑工具CRISPR工作得更好 (点击量:4)

近年来最重大的科学进展之一是发现和发展了利用一种称为CRISPR的快速且负担得起的技术对生物进行基因改造的新方法。现在,德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家们说,他们已经发现了一种容易升级的技术,这种技术可以导致更精确的基因编辑,并提高安全性,从而为基因编辑用于人类打开足够安全的大门。

分子生物学家小组发现了确凿的证据,目前在CRISPR基因编辑中使用的最流行的酶,也是第一个被发现的酶Cas9,它比使用较少的CRISPR蛋白(称为Cas12a)具有更低的有效性和精确性。

因为Cas9更可能编辑植物或动物基因组的错误部分,破坏健康功能,所以科学家在8月2日发表在《分子细胞》杂志上的研究报告中提出,转用Cas12a将导致更安全和更有效的基因编辑。

“总体目标是找到自然界给我们的最好的酶,然后使它变得更好,而不是采用第一个通过历史偶然发现的酶,”分子生物科学的助理教授和这项研究的合著者Ilya Finkelstein说。

科学家们已经开始使用CRISPR,这是一种细菌用来抵御病毒的自然机制,来更多地了解人类基因,转基因植物和动物,并发展这种由科幻小说激发的进步,如含有抗脂肪小鼠基因的猪能导致瘦培根。许多人期待CRISPR能够为人类疾病提供新的治疗方法,并作物拥有更高产量或抵抗干旱、害虫。

但是,在自然界发现的CRISPR系统有时会瞄准基因组中的错误位点,这应用于人类可能是灾难性的,例如,未能纠正遗传疾病,而是将健康细胞转化为癌细胞。

以往的研究表明Cas12a比Cas9好,但以前的研究尚不明确。这项最新研究中,研究人员说,通过显示出Cas12a是比Cas9更精确的基因编辑刀结束了案例,并解释原因。

该研究小组由研究生Isabel Strohkendl和Rick Russell带领,发现Cas12a的选择性更强,因为它像维可牢一样与基因组靶结合,而Cas9更像超级胶一样与靶结合。每种酶都携带一串用RNA编写的基因代码,与病毒DNA中写入的一串目标基因代码相匹配。当它碰到一些DNA时,酶开始试图通过形成碱基对来与它结合——从一端开始,然后沿着它的方向工作,测试一侧的每个字母(DNA)与另一侧相邻的字母(RNA)匹配得如何。

对于Cas9,每个碱基对紧密地粘合在一起,就像一块超级胶水。如果每边的前几个字母匹配得很好,那么Cas9已经与DNA强结合了。换言之,Cas9关注基因组目标中的前七或八个字母,但是随着这个过程的继续就关注较少,这意味着它很容易忽略稍后在过程中的失配,这将导致它编辑基因组的错误部分。

对于Cas12a来说,它更像是一个尼龙搭扣。在沿途的每一点联系相对较弱。沿着带子的两边是一个很好的匹配,保持足够长度进行编辑使其联接到一起。这使得它更可能只编辑基因组的预期部分。

“它使碱基对的形成过程更加可逆,”Russell说。“换句话说,Cas12a在继续之前对检查碱基对做得更好。在七或八个字母之后,Cas9停止检查,而Cas12a继续检查到大约18个字母。”

研究人员说,Cas12a还不是完美的,但是研究还建议了进一步改善Cas12a的方法,也许有一天实现创造“精密手术刀”的梦想,一种本质上防错的基因编辑工具。

Finkelstein说:“总体来说Cas12a更好,但是有些地方Cas12a仍然对RNA和基因组靶标之间的某些错配有令人惊讶的盲目。”“因此,我们的工作为进一步改进Cas12a指明了一条清晰的道路。”

研究人员目前将这些见解用于设计改进Cas12a的后续项目。

该研究的其他合作者是研究生James Rybarski和前本科生Fatema Saifuddin。

这项工作得到了国立普通医学科学研究所和韦尔奇基金会的资助。

2   2018-11-08 21:24:12.153 科学家研制出一种能中和HIV的转基因大米 (点击量:2)

一个国际研究小组已经提出了艾滋病毒流行的一个创新解决方案-转基因大米。

转基因水稻已经开发用于解决营养不良和气候变化。现在,来自美国、英国和西班牙的科学家已经研发出一种新的毒株,用于治疗传统药物难以获得的国家的艾滋病毒症状。本周早些时候,一项新研究的结果发表在《美国国家科学院学报》上。

据世界卫生组织(WHO)统计,2017年有3690万人感染了艾滋病,其中2570万人在非洲。虽然自从20世纪80年代流行以来,免疫缺陷病毒的传播一直停滞不前,但在2015年仍有210万人新感染了艾滋病毒。

目前,激动人心的新药、阴道植入物以及预防和控制艾滋病毒的实验性HIV疫苗正在开发中——后者的人体试验预计将于2019年开始。然而,截至2018,医学工作者仍依靠两种方法,性健康教育和口服药物,以控制病毒的传播。

虽然只有一个人已经完全治愈,但是HIV患者通常服用一种抗逆转录病毒药物,这种药物可以防止病毒在体内复制,基本上可以延缓艾滋病的发作。如果治疗得当,病毒可以被管理,病人可以期待长寿和健康的生活。问题不是每个人都能接触到这些药物。研究小组说,他们的转基因大米可以为发展中国家的HIV阳性患者提供一种有效、负担得起的解决方案。

它之所以有效,是因为水稻种子产生三种蛋白质——单克隆抗体2G12、凝集素griffithsin和蓝藻抗病毒蛋白-N——这些蛋白质在体外初步试验中显示与gp120(使病毒能够靶向细胞的糖蛋白)结合并中和HIV。这些种子可以研磨成糊状,然后可以作为局部乳膏使用,这与抗逆转录病毒药物完全一样,可以平衡病毒。

重要的是,当作物完全生长时,种子可以几乎不花任何成本就地生产,使得那些可能需要长途跋涉才能到达诊所的人们极其容易获得治疗。研究人员解释说,谷物种子是生产药物最合适的材料之一,因为基础设施已经存在。

在大米变得广泛可用之前,研究人员必须跨越几个障碍,尤其是人们对任何转基因作物的厌恶。科学家们首先必须证明没有有害的副作用,其次必须满足他们希望达到的国家的各种监管限制——但迄今为止的结果是有希望的。

该研究者解释说:“这种开创性的战略实际上是唯一一种对发展中国家来说能够以足够低的成本生产杀微生物鸡尾酒的方法,那里最需要艾滋病毒的预防。”

3   2018-11-08 18:00:33.703 欧盟最高法院:转基因生物规则涵盖植物基因编辑技术 (点击量:5)

欧洲法院(ECJ)裁定所谓的新植物育种技术(NPBTS)。它说通过诱变获得的作物是转基因作物,因为诱变技术和方法以一种不会自然发生的方式改变植物的遗传物质。

生物技术产业曾争辩说,许多诱变或基因编辑,实际上与自然发生的诱变或由辐射诱发的诱变没有什么不同,那是自1950年代以来的标准植物育种方法,但法院不同意。

“通过诱变获得的生物是转基因生物,原则上要遵守转基因指令规定的义务,”欧盟法院(ECJ)在一份声明中说。

“法院首先认为,通过诱变获得的生物体是转基因指令意义下的转基因生物,因为诱变技术和方法以一种不会自然发生的方式改变生物体的遗传物质,”它补充说。

ECJ的裁决与法院首席辩护律师的意见相悖,后者在一月份主张新技术应该被允许。

基因编辑有可能使作物更坚硬、更有营养,并为制药公司提供抗击人类疾病的新方法。

代表拜耳、巴斯夫和默克KGaA等公司的德国化学工业协会VCI表示,法院的裁决“看起来很落后,不利于进步”。

欧洲生物技术协会EuropaBio表示,该裁决未能提供监管明确性。

欧洲生物技术协会秘书长John Brennan说:“公众信心和基于科学的决策对于确保基因编辑能够提供所需的解决方案都很重要。”

环保人士、反转基因团体和担心所有转基因产品可能对环境和健康影响的农民表示,允许基因编辑将通过后门开启“转基因2.0”新时代。

“我们欢迎这一具有里程碑意义的裁决,它打败了生物技术产业最近试图把不想要的转基因产品推到我们的田地和盘子上的企图,”地球之友环保组织活动家Mute Schimpf在一份声明中说。

长期以来,欧盟一直限制全世界广泛采用的转基因生物的使用,但对于作物的现代基因编辑是否应属于相同的规则存在法律上的不确定性。

虽然较老的转基因技术通常向作物或动物添加新的DNA,但是基因编辑可以通过改变几段DNA代码来迅速引起突变,例如使用CRISPR/Cas9工具,一种可用于编辑DNA的分子剪刀技术。

本月早些时候,研究CRISPR/Cas9效应的科学家说,它可能导致意想不到的遗传损伤,这可能导致一些细胞的危险变化。

一群法国农业协会将此案提交ECJ,称根据法国法律,通过诱变获得的植物品种不应该免于转基因规则的约束。

法院补充说,对常规使用和长期安全记录的技术可以作为例外。

4   2018-11-09 13:36:15.223 美国农业部宣布解除对美国Nuseed的转基因油菜籽管制 (点击量:4)

2018年8月24日,美国农业部(USDA)动植物卫生检验局(APHIS)宣布解除对美国Nuseed油菜基因工程品种(GE)的管制,该品种增加其种子中一种omega-3脂肪酸二十二碳六烯酸(DHA)的含量。

作为申请过程的一部分,APHIS准备了植物害虫风险评估草案(PRA)和环境评估草案(EA)。APHIS在2018年6月26日进行了为期30天的公开查询和评论期。在考虑了公众的评论之后,APHIS已经确定它不太可能造成植物害虫风险,并且正在解除对这种GE油菜的管制。

根据国家环境政策法(NEPA),APHIS对潜在的环境影响进行了彻底的审查,并准备了最终的EA。APHIS在最后的PRA中得出结论,这种转基因油菜不大可能对美国的农作物或其他植物造成植物虫害风险。

解除管制的有效日期将是在联邦登记册上公布的日期,为2018年8月27日。

5   2018-11-09 14:11:33.897 转基因玉米对农艺、环境和毒理学性状的影响:21年田间数据的元分析 (点击量:2)

尽管转基因玉米的广泛种植和大量关于其农业环境影响的科学报告,转基因玉米的风险和收益仍处于争议中,对安全的关注仍然存在。该元分析旨在通过分析同行评议的有关产量、谷物品质、非靶标生物(NTOs)、靶标生物(TOs)和土壤生物量分解的文献(从1996到2016),提高对转基因玉米农艺、环境和毒理学性状的认识。结果提供有力证据表明,GE玉米的表现优于其近等基因系:籽粒产量提高5.6~24.5%,还具有更低浓度的霉菌毒素(−28.8%)、烟曲霉毒素(−30.6%)和花粉菌(−36.5%)。所分析的NTO不受GE玉米的影响,除了以欧洲玉米螟寄生蜂为代表的茧蜂科,是鳞翅目活性Bt玉米的目标。转基因玉米秸秆和叶片中木质素含量等生物地球化学循环参数变化不大,而生物量分解较高。这些结果支持了转基因玉米的栽培,主要是由于提高了谷物质量和减少了人类接触真菌毒素。此外,确认了目标的寄生体的减少以及对其它NTO一致性效应的缺乏。