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基于CRISPR/Cas9的基因编辑技术在癌症基础研究、诊断和治疗中的应用

2021-10-13 08:57:25生物谷
核心提示:实际上,仅使用带有短 RNA 的复杂核酸酶蛋白作为位点特异性核酸内切酶就可以靶向任何基因组位点。

2020 年诺贝尔化学奖授予 Emmanuelle Charpentier 和 Jennifer Doudna,因为他们开发了成簇规则间隔短回文重复序列/CRISPR 相关核酸酶 9 (CRISPR/Cas9) 基因编辑技术,为精确基因编辑提供了新工具。实际上,仅使用带有短 RNA 的复杂核酸酶蛋白作为位点特异性核酸内切酶就可以靶向任何基因组位点。

由于癌症是由肿瘤细胞的基因组变化引起的,CRISPR/Cas9可用于癌症研究领域,对基因组进行编辑,探索肿瘤发生发展的机制。近年来,CRISPR/Cas9系统在癌症研究和治疗中得到越来越多的应用,并取得了显著的成果。本文主要介绍了基于CRISPR/ cas9的基因编辑系统的机制和发展,并对该技术在肿瘤基础研究、诊断和治疗中的应用现状进行了综述。此外,还讨论了CRISPR/Cas9在肿瘤研究新热点中的潜在应用,并指出了面临的挑战和未来的方向。

癌症是一种死亡率高且受到全球关注的难治性疾病。恶性肿瘤导致全球六分之一的死亡,从而威胁到成千上万人的生命。尽管在癌症治疗领域,包括手术、放疗、化疗、靶向生物治疗和新型联合治疗等方面取得了许多令人振奋的成果,但高的术后复发率、放疗/化疗耐药性和有害的毒副作用仍然是生存时间和生活质量的障碍。研究表明,癌症是一种潜在的致命疾病,它积累了多个基因,并改变了整个基因组的表观遗传学。癌症中基因的突变通常会推动癌症的进程并影响肿瘤发生的未来。在过去的二十年中,高通量测序技术鉴定了大量与癌症发生和发展相关的基因。基于这些进展,基因编辑技术有望通过调节基因表达和纠正基因突变来治疗癌症,这可能导致精准肿瘤领域的进一步突破。

包括锌指核酸内切酶 (ZFN)、转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN) 和成簇规则间隔短回文重复序列/CRISPR 相关核酸酶 (CRISPR/Cas) 系统在内的多种技术被应用于实现基因编辑。CRISPR/Cas系统具有设计简单、实施迅速、成本低、可扩展性强等优点,研究者认为它是一个革命性的基因编辑工具箱,已扩展到几乎所有基因组目标。特别是,该系统已广泛应用于癌症研究,并已成为一种潜在的癌症诊断和治疗方法。获得2020年诺贝尔化学奖是CRISPR基因编辑优势的有力证明。

在本文中,作者重点介绍了CRISPR/Cas基因编辑技术如何为癌症基础研究、诊断和治疗开辟新途径。作者还讨论了CRISPR/Cas技术目前的局限性,并展望了未来CRISPR/Cas技术在癌症生物学中的发展方向。

在短短几年时间里,CRISPR/Cas9作为一种稳定、高效、简单、广泛应用的基因编辑技术迅速出现并发展起来。事实上,CRISPR/Cas9已经从根本上影响了许多领域,如农业、生物技术和生物医学,但从快速增长的出版物中积累的数据可以证明,没有哪个领域比癌症研究受到的影响更深远。快速准确地实现基因组的能力为肿瘤发生和发展机制的一个新的和更详细的前景打开了窗口。更重要的是,CRISPR/cas9基因编辑技术为癌症治疗带来了巨大的希望。然而,在该技术能够安全有效地应用于癌症的临床治疗之前,仍存在一些挑战。(生物谷 Bioon.com)

参考文献

Huimin Zhang et al. application of the CRISPR/Cas9-based   technique in basic research, diagnosis and therapy of cancer. Mol Cancer 2021 Oct 1;20(1):126. doi: 10.1186/s12943-021-01431-6.

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