CRISPR-Cas系统在植物中的研究进展与监管政策

基因编辑技术作为一种颠覆性新技术,现已广泛应用于作物的遗传改良,显示出巨大的发展潜力和应用价值。各国在加快技术研发的同时也十分关注其可能带来的安全性问题,相继出台了基因编辑作物的安全监管政策。综述了目前常用的CRISPR基因编辑系统的原理, 最新开发的一系列CRISPR变体,CRISPR系统在植物中的应用,基因编辑植物检测方法及国际上的相关监管政策,以期为我国基因编辑作物监管政策的制定提供理论数据。     

全球基因编辑作物监管趋势研究

欧美国家作为作物基因编辑技术的发源地,逐步建立和完善了从基础研究到技术开发服务再到育种应用等完整的产业技术链布局,形成了配套的风险管理体系。全面总结了全球作物基因编辑监管的最新进展和趋势,提出中国完善基因编辑技术监管框架的对策建议,以期尽快缩小基因编辑技术进步与监管政策体系的差距。     

牛的基因编辑技术研究进展

基因编辑技术是对基因组进行定点修饰的一种新兴生物技术,主要包括锌指核酸酶(ZFNs)技术、转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)技术以及最新的CRISPR/Cas9技术,正在动植物育种、生物制药、基因治疗等方面发挥前所未有的影响力。本文总结了基因打靶技术及各种基因编辑技术的发展简史,重点介绍了基因编辑技术在抗病、改善奶品质、提高瘦肉率和去角等牛新品种培育领域的研究进展。最后提出建立基因编辑农业动物监管体系的建议,以期加快我国基因工程动物产业化。     

基因编辑产品检测技术研究进展

当前国内外生物技术产业革命加速推进,以基因编辑为代表的转基因新技术发展迅猛,新基因、新性状、新产品不断涌现。围绕基因编辑产品的检测方法将成为转基因生物安全监管的重要一环和有效支撑。因此,基于测序技术、酶切技术、PCR技术和其他检测技术4个方面,总结了目前应用于基因编辑产品检测的一些技术方法,并对每种方法的优缺点进行了分析,以期为今后基因编辑产品的检测提供思路,做好转基因监管技术储备。     

全球农业基因编辑技术监管动态及发展趋势

随着基因编辑技术在农业领域的应用价值愈加凸显,加之技术认知水平与社会接受程度的提高,以及国际贸易的持续发展,世界各国对农业基因编辑技术的监管政策发生变动,更侧重于保障技术应用安全性的同时促进创新和发展经济。除南极洲外,全球六大洲的监管动态各具特色。不同国家和地区对农业基因编辑技术的监管所持态度及所用方式存在差异,反映出监管政策的选择不仅取决于科学判断,还受到经济、社会、文化和历史传统等多层面因素的制约。未来全球农业基因编辑技术监管的发展趋势将体现为态度包容化与开放化、政策综合化与集中化以及方式国际化与全球化三个方面。     

基因编辑领域专家访谈：季维智院士——记首个基因编辑安全证书获批

《生物工程学报》:我国首个基因编辑生物安全证书落地,您认为有什么意义?对其他作物育种、食品动物(畜禽)育种、微生物育种和疾病生物治疗是否也有促进作用?季维智:中国首个基因编辑生物安全证书的颁发,是国家前沿生物技术研究及产业化管理的规范化逐步完善的重要标志。这也意味着基因编辑技术的产业化应用在中国将有更加清晰和明确的监管措施。     

澳大利亚转基因生物安全监管概况及启示

澳大利亚是世界上重要的农产品生产国和出口国,本文对澳大利亚转基因生物安全监管从基因工程安全管理立法历程、转基因监管体系及职责、转基因日常监管与执法、转基因标识管理、生物育种新技术研究和监管等方面进行了综述。以澳大利亚转基因生物安全管理经验为启示,结合我国转基因生物安全管理的现状,提出如下建议:对我国现有转基因管理体系、法规制度体系和技术支撑体系等进行完善,严格监管执法,落实相关责任,提高公众参与度、加大信息公开力度,并尽快明确基因编辑等生物育种新技术的监管原则。     

基因编辑技术及其在中国的研究发展

基因编辑技术是一种能够对生物体的基因组及其转录产物进行定点修饰或者修改的技术,早期基因编辑技术包括归巢内切酶、锌指核酸内切酶和类转录激活因子效应物。近年来,以CRISPR/Cas9系统为代表的新型技术使基因编辑的研究和应用领域得以迅速拓展。本文对基因编辑技术的原理、技术发展及其应用进行了阐述,对我国在基因编辑机制研究及技术发展、基因编辑动植物模型构建、基因治疗等领域的研究进展进行了回顾,并对基因技术的发展前景及趋势进行了展望。     

基因组编辑产品的安全管理

基因组编辑技术是指利用特异性核酸酶的定点剪切活性与细胞内源DNA损伤修复活性,在基因组水平上对目的核酸序列或单个核苷酸进行定点修饰的基因工程技术,该技术可以对生物体基因组进行精确敲除、插入、单碱基突变或置换等编辑。目前,基因组编辑技术具有精确性、高效性及易操作性,应用范围日益扩大。文中简要概述了3种主要的基因组编辑技术工具及基因组编辑类型,介绍了美国、欧盟等国家和地区对基因组编辑产品的监管体制。同时,基于我国对转基因产品的安全管理原则与体系,初步提出了基因组编辑产品的安全管理思路。根据中间材料或产品中是否含有外源编辑酶蛋白基因成分对基因组编辑产品进行分类管理,含有外源编辑酶的材料应按现有转基因安全管理办法进行管理;中间材料或产品中不含有Cas9等编辑酶的材料应根据被编辑位点的特征进行具体分类管理。     

人类基因编辑的前景与挑战

基因编辑虽然不是一个全新的概念,但CRISPR的出现改变了整个世界,引起了最广泛的关注。人类首次可以随心所欲地修改任何物种的DNA,包括人类本身。这一技术为人类社会的发展带来无穷的机遇,但其深远的影响也带来了前所未有的伦理与监管方面的挑战。由美国国家科学院和美国国家医学院组织编写的报告《人类基因组编辑:科学、伦理和监管》试图为基因编辑临床应用相关的研究、伦理和监管提供了一条明确的途径。作为参与这一报告的作者之一,现将分析基因编辑的科学问题,其可能的临床应用,并在技术与伦理等层面讨论这一历史性机遇及其所带来的挑战。     

一种基于定量PCR的CRISPR/Cas9基因编辑作物快速检测方法的研究

基因编辑技术自诞生以来,在作物育种、基因功能分析中得到了广泛的应用,其中CRISPR/Cas9系统是目前使用最多的基因编辑技术。基于荧光定量PCR技术,针对编辑位点设计特异性探针,结合基因组快速提取方法和成熟的水稻内参基因PLD引物,对自行研发的CRISPR/Cas9系统编辑水稻的Os11N3基因进行检测,并通过合成质粒模拟不同突变情况对该方法的特异性进行了验证。研究所建立的体系可在节约时间和成本的同时获取满足qPCR检测所需的基因组,能够区分1 bp基因编辑突变体与野生型,具有良好的特异性和灵敏度。检测方法可为作物育种筛选节省时间和成本,为基因编辑产品检测监管提供技术支持。     

英国HorizonDiscovery公司用rAAV基因编辑技术与核酸酶技术抗衡

基因组编辑技术是指在基因组的特定位点改造基因的技术。可供选择的并非只有人工核酸酶。英国HorizonDiscovery公司就拥有利用病毒的基因编辑技术“GENESIS”。     

基因编辑技术发展态势分析与建议

基因编辑技术掀起了全球研发热潮,尤其是CRISPR技术成为最有发展前景的基因组编辑技术,迅速实现了在畜禽育种、生物医药研发等领域的应用,相关临床试验已经开展,其发展带动了生物产业发展的新方向,孕育了巨大的社会经济价值,目前产业格局已初步形成。我国对基因编辑一直高度重视,在科研上也紧跟国际发展步伐,取得了一系列突破性成果。同时,在大动物模型构建、疾病治疗临床试验等基因编辑的应用领域,我国已经进入国际第一阵营。未来,我国仍需进一步推进技术源头创新,抢占在该领域的国际话语权;并优化政策环境,保证我国基因编辑技术下游应用的快速健康有序发展。     

CRISPR/Cas及其衍生编辑技术在基因治疗中的应用进展

基因治疗是指利用基因编辑技术对细胞基因进行“修饰”而达到治疗的目的。CRISPR/Cas的出现为基因编辑提供了简单、高效和多功能的平台,同时,为克服DNA双链断裂产生的不良影响,基于CRISPR/Cas的新型技术,如碱基编辑器（base editors,BE）、Prime Editors（PE）和Cas13效应器,被相继开发出来。目前,CRISPR/Cas及其衍生编辑技术已被广泛应用于动物细胞模型构建、药物靶点筛查和基因功能研究等领域,在基因治疗领域也展现出广阔的应用前景。基于此,简要介绍了CRISPR/Cas及其衍生编辑技术,综述了其在单基因遗传病、肿瘤和其他疾病的基因治疗中的应用进展,并分析了其当下面临的挑战,以期为基因编辑在单基因遗传病、肿瘤和其他疾病治疗领域提供理论参考。     

国内外CRISPR-Cas基因编辑技术主要申请人专利布局分析

CRISPR-Cas系统作为全球应用范围最广的基因编辑工具,是全球顶尖研究机构与企业科技创新与技术布局的重点。本文基于CRISPR-Cas基因编辑领域相关专利数据,在分析全球与我国CRISPR-Cas基因编辑技术相关专利发展态势的基础上,筛选具有代表性的专利申请人进行重点研究,揭示了国内外基因编辑领域的发展态势与创新布局特点,并对进一步优化我国该领域技术布局策略提出启示与建议。     

基于CRISPR/Cas系统的基因编辑工具及其改进策略

CRISPR/Cas系统自发现以来持续推动着生命科学领域的进步。与此同时,CRISPR/Cas介导的基因编辑技术也在不断发展壮大。基于DSBs修复的CRISPR/Cas基因编辑技术、碱基编辑器和先导编辑器等新型基因编辑工具的开发为生物学基础研究铺平了道路。虽然这些工具为生物技术带来了革命性变化,但基因编辑效率偏低、产物纯度不高、脱靶效应频繁等问题也随之而来。不断开发精确、高效和安全的CRISPR/Cas基因编辑工具仍是当前和未来的生命科学研究热点。概述了CRISPR/Cas基因编辑工具的发展、构成及原理,总结了CRISPR/Cas基因编辑系统提升编辑效率、扩展编辑范围和降低脱靶效应的通用策略及不同CRISPR/Cas基因编辑工具的改进方法,并就CRISPR/Cas基因编辑工具未来的研究方向进行展望。     

CRISPR/Cas基因组编辑技术在乳酸菌中的应用及研究展望

乳酸菌是一类重要的食品工业微生物,目前对其功能基因鉴定和挖掘优良功能基因主要依赖于传统的基因同源重组技术,该技术尽管有较高的可靠性,但是存在操作繁琐、效率低下等不足,严重制约了乳酸菌优良菌株的遗传选育。CRISPR/Cas基因编辑技术极大提升了对多物种基因组的编辑效率,这为乳酸菌功能基因的快速鉴定及遗传改良提供了可能,但是现有的CRISPR/Cas基因编辑技术在乳酸菌的应用还存在诸多限制。本文综述了CRISPR/Cas基因编辑技术在乳酸菌基因组上的应用现状及亟待解决的问题,并展望了乳酸菌基因组编辑技术的未来发展趋势,为乳酸菌功能基因鉴定及遗传改良提供参考。     

细菌多元基因编辑技术研究进展及其在合成生物学中的应用

多元基因编辑技术是指通过一次实验操作在同一个细胞内完成多个靶位点基因编辑的技术。高通量化是基因编辑技术发展的重要方向,而多元基因编辑的出现与发展是实现高通量基因编辑的重要中间过程。目前,细菌中多元基因编辑技术主要有三种形式并行发展,分别是基于迭代编辑、基于CRISPR/Cas9等新基因编辑工具、基于大片段基因合成组装的多元基因编辑技术。综述了3种类型的多元基因编辑技术的原理和发展,以及多元基因编辑技术在微生物合成生物学中的广泛应用前景,讨论了目前多元基因编辑技术存在的问题,并展望了多元基因编辑技术进一步实现高通量化的发展方向。