基因编辑技术用于肿瘤治疗

今天下午，诺贝尔基金会宣布，最近几年火热的CRISPR基因编辑系统斩获本年度的诺贝尔化学奖，做出卓越贡献的Emmanuelle Charpentier教授和Jennifer Doudna教授分享这一殊荣。


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图1. 2020年诺贝尔化学奖得主
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图片来源：参考资料1


1 N5 u* B, A: M4 u; J3 p上图为获得2020年诺贝尔化学奖的两名科学家，CRISPR技术自问世以来，就一直被诺奖候选的光环所围绕。华裔科学家张锋是将CRISPR技术付诸应用的第一人。为了CRISPR的专利归属权，Doudna和Charpentier曾与华裔科学家张锋对簿公堂，本次张锋却与诺奖失之交臂，令人唏嘘。

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/ n6 ^: E1 b2 ?. ]& R6 \什么是基因编辑

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基因编辑是最近的一项重大发现，通过一套CRISPR-Cas9系统，科学家可以对基因上的序列信息进行编辑。比如说，某个疾病是由于一个基因突变导致的，那么我们可以通过一定方式将这个基因错误的序列给改过来。除去直接修改基因序列，我们还可以将某个基因精准地敲除掉，或者添加序列以改变基因的功能。
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! _$ H# t) \7 H$ x4 a% n目前基因编辑技术已经进步到“单碱基”基因编辑，这已经是非常精确了，可以大大地降低基因编辑的脱靶效应，避免编辑的时候修改了不应该修改的基因。

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& _" T8 n" F) U( n& W  _任何新的技术突破，都会首先被应用到肿瘤的治疗方面，毕竟肿瘤是一个大病，而且全球有近千万患者等着更新的治疗措施。01
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什么是基因编辑

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" [  E9 u+ m2 t$ r; D% t& u- L9 [基因编辑是最近的一项重大发现，通过一套CRISPR-Cas9系统，科学家可以对基因上的序列信息进行编辑。比如说，某个疾病是由于一个基因突变导致的，那么我们可以通过一定方式将这个基因错误的序列给改过来。除去直接修改基因序列，我们还可以将某个基因精准地敲除掉，或者添加序列以改变基因的功能。


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5 k( r0 v) a5 W! x# w* n目前基因编辑技术已经进步到“单碱基”基因编辑，这已经是非常精确了，可以大大地降低基因编辑的脱靶效应，避免编辑的时候修改了不应该修改的基因。



  D4 D- ^; k7 _' G1 B! T任何新的技术突破，都会首先被应用到肿瘤的治疗方面，毕竟肿瘤是一个大病，而且全球有近千万患者等着更新的治疗措施。
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) s6 {% v% i5 Y: X2 r  s图2. 基因编辑应用在肿瘤研究的报道越来越多
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+ c+ X' K: e8 ?7 V2 D& ]' V* @图片来源：参考文献4
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如上图，基因编辑应用在肿瘤诊断和治疗应用的研究论文越来越多，在多种肿瘤都有相关的研究报道。
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$ d" W. @6 l1 }* X- K基因编辑在肿瘤治疗中的应用



基因编辑技术诞生以来，很多肿瘤学家开始思考将这个技术应用于新药开发，或者具体的治疗过程。




, i  S' H* X8 W& b, c图3. CRISPR-Cas9在癌症治疗中的应用潜力

7 W4 R' T% \9 ]7 {) |# K图片来源：参考文献5
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如上图所示，基因编辑技术应用在肿瘤治疗的潜力非常巨大，比如可以进行癌细胞基因组的编辑，以发现哪些基因对肿瘤的发展或转移比较重要。此外还可以用来对付引发癌症的病毒感染，各种肿瘤模型的构建。当然最重要的是可以进行新抗癌药物的研发。此外对于现有的肿瘤治疗措施，也可以通过基因编辑来增强和改进。


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图4. 基因编辑技术可以用来鉴定影响肿瘤进展和转移的基因
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6 v; w3 s( x; D9 ~3 N2 Y, C图片来源：参考文献2
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% ?, V0 \6 O- j' _! V* h如上图所示，每一种癌症的基因突变是不同的，那么参与肿瘤发展和转移的基因也不一样。为此我们可以通过基因编辑的技术来筛选那些基因是关键的，如果通过实验确定了关键的基因，那么就可以针对这些基因研发药物以治疗肿瘤。
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对于目前大火的PD-1治疗，基因编辑技术也可以大显身手。大家了解免疫细胞表达PD-1蛋白，而肿瘤细胞表达PD-L1蛋白，当免疫T细胞识别出了肿瘤细胞准备攻击时，PD-1和PD-L1两个蛋白相互识别阻止了免疫T细胞的攻击，所以使用药物来阻断这两种蛋白的结合。实际上我们也可以通过基因编辑的技术来促使免疫细胞攻击肿瘤。
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, j/ ?4 c0 u2 O$ `& Q  h图5. CRISPR / Cas9作为治疗癌症的工具
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' c1 E1 N% Q- ?' ?* I" }图片来源：参考文献2

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如上图所示，我们通过基因编辑的技术，将T细胞的PD-1蛋白敲除掉，然后再进行大量扩增免疫T细胞，回输入到患者身体，这个时候肿瘤细胞表达多少PD-L1也不用怕了，因为免疫T细胞已经没有PD-1蛋白了。可以增加免疫系统击杀肿瘤的能力。


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% _& t( @& a2 ^图6. 使用CRISPR / Cas9进行肿瘤治疗的注册临床试验

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上图为近期的一些临床研究，这些临床研究都利用基因编辑的技术来增强治疗肿瘤的效果。



癌度带大家回顾一下，我们将传统放化疗比作肿瘤治疗的1.0时代，那么靶向治疗和免疫治疗将分别属于2.0时代、3.0时代。而基于基因编辑技术的肿瘤治疗时代将是4.0时代。相比靶向治疗、PD-1等免疫治疗带给我们的惊喜，基因编辑技术对肿瘤治疗而言更是具有无限潜力和想象力。基于这一技术，会有更多更新的治疗药物和治疗理念出现，真正助益到肿瘤患者。
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$ I/ G! W- q4 L  ^9 M! K, d我们相信，总有一天会将肿瘤控制为慢性疾病。


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对于基因突变的如何编辑？比如tp53

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期待(˙ー˙)早一点到来

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