基因编辑论文（专业热点范文8篇）之第八篇
摘要：本文简要分析了基因编辑技术原理及其作用机制, 并探讨了其在基因治疗中的应用现状和进展, 最后结合实际情况, 指出基因编辑技术在应用过程中的挑战及解决路径, 旨在提升基因编辑技术的应用水平。
关键词：基因编辑技术,基因治疗,疾病
所谓基因治疗, 指的是通过对细胞基因的“修饰”实现对相关疾病的治疗。对于单基因疾病来说, 其与碱基突变有着密不可分的关系, 在基因治疗的过程中, 通过恢复基因水平来治疗疾病, 而对于多基因疾病来说, 其治疗难度则较大。从本质上来讲, 基因治疗是通过导入正常的基因来替代缺陷基因, 就目前来看, 逆转录病毒介导的基因治疗方式已经进入到临床阶段, 这种方式能够将所需基因整合到基因组中, 以此来替代缺陷基因, 但需要注意的是, 逆转录病毒整合有着随机性特点, 存在较大安全隐患。而基因编辑技术则能够有效解决这一问题, 其修复更为高效和安全, 对于促进基因治疗的发展有着重要的作用。基于此, 本文简要分析了基因编辑技术及其在基因治疗中的应用和进展, 旨在为相关研究与实践提供参考。
1 基因编辑技术原理
基因编辑技术即指人类能够根据自身意愿来对目标基因进行“编辑”, 有目的性地删除或加入DNA片段。具体来说, 基因编辑主要包含以下3种手段。
1.1 基因敲除
如果想要让某个基因的功能消失, 则可以在此基因上产生DNA双联断裂 (DSB) , 在非同源末端连接修复的过程中, 往往会产生DNA的插入或删除, 从而实现移码的突变, 最终实现基因敲除, 成功让某个基因的功能消失[1]。
1.2 特异突变引入
特异突变引入指的是在基因组上引入某个特异突变, 一般需要通过同源重组才能够实现特异突变引入。需要注意的是, 在正常情况下, 同源重组效率较低, 在此位点产生DSB则能够有效解决这一问题。
1.3 定点转基因
定点转基因原理与特异突变引入的原理类似, 将某个转基因加入到同源模板中, DSB修复过程中, 此转基因会被拷贝到基因组中, 由此实现定点转基因。
2 基因编辑技术在基因治疗中的应用进展
基因编辑技术属于新兴技术, 其在疾病治疗领域中的应用时间较短, 就目前来看, 已经取得了一定的应用成果, 下面即结合实际情况, 简要分析基因编辑技术在基因治疗中的具体应用和进展。
2.1 基因编辑已经进入到临床阶段
以往基因编辑技术在医疗领域中的应用局限于细胞内, 或应用于动物临床研究, 而随着基因编辑技术的不断成熟, 其在基因治疗中的应用正式进入到了人体临床阶段[2]。2017年, 美国着名生物医学治疗公司Sangamo对外宣布, 其已经针对部分单基因遗传病开展了相关人体临床试验, 并进行了在人体内部的基因编辑试验, 这是基因编辑技术的一个里程碑, 标志着基因编辑在基因治疗中的应用进入到了人体临床阶段。
2.2 单基因遗传病治疗的发展
相较于多基因疾病来说, 应用基因治疗方式来治疗单基因疾病要更为容易一些, 基因编辑技术在此领域中的应用也相对更为成熟和广泛。就目前来看, 在此领域中的研究重点和焦点是CRISPR编辑技术的应用[3]。例如, 美国感染疾病研究所采用了这种基因编辑技术, 通过对造血干细胞的基因编辑和修复, 来替代缺陷基因, 将编辑之后的造血干细胞进行移植, 由此产生功能正常的白细胞, 从而实现对相关疾病的治疗。此外, 德州大学也采用了这种基因编辑方式应用于疾病治疗, 其以人类心肌细胞模型和动物模型为基础, 实现基因修复, 治疗效果较为优良。
2.3 在眼科疾病治疗中的应用
一些眼科疾病也可以应用基因编辑技术治疗, 其中包括青光眼、遗传性视网膜病等等, 且取得了很好的成效和重要进展。美国国立健康研究所以腺病毒作为载体, 利用基因编辑系统, 靶向敲除小鼠视网膜细胞中的缺陷基因, 对于缓解和治疗色素性视网膜炎和视网膜退化等疾病有着重要作用。韩国相关研究机构在此方面也有着重要研究, 其采用腺相关病毒携带CRISPR/Cas9实现了对小鼠内视网膜细胞中的失明基因的修饰, 从而将遗传性视网膜疾病成功采用这种方式治愈[4]。此外, 该机构还将基因编辑系统复合物注射到患有湿性黄斑变性疾病小鼠的眼睛中, 实现了对相关缺陷基因的局部修饰, 从而有效控制巩膜与网膜之间新血管的生成, 对湿性黄斑变性疾病的治疗效果优良。此外, 还有相关研究中也证明了基因编辑技术能够有效治疗相关眼科疾病, 如广角青光眼的缓解和治疗等。
2.4 在艾滋病、肿瘤等疾病中的探索应用
CRISPR/Cas9是基因编辑技术领域的革命性成果, 其在基因治疗领域的应用十分广泛, 利用这一基因编辑工具, 能够实现对基因中特定位点DNA进行切割, 最新研究表明, 利用此项技术, 能够让癌症突变失活, 实现对癌症的缓解和治疗。
近年来, 艾滋病的发病率虽然得到了一定控制, 但没有根治的方法。当艾滋病毒复制潜入到人体细胞时, 会导致细胞变得混乱, 病毒大量复制, 最终蔓延到全身。现有的艾滋病防治药物中, 主要原理是阻止病毒整合进入到人体细胞DNA中, 还有一些抑制艾滋病毒活性, 避免产生更多的病毒, 但这些药物治疗方法并不能真正删除掉隐藏于人类细胞中的病毒DNA, 这些病毒可以持续休眠很长时间, 之后再次被激活, 从而威胁人类身体健康[5]。而利用CRASPR这一基因编辑技术, 则能够有效预防和治愈艾滋病。这种技术能够精准编辑基因组中的序列, 这对于艾滋病治疗方法的创新和研发有着积极的意义。有科学家利用这一技术来编辑人体免疫T细胞中的基因, 在某些基因被编辑之后, 能够甄别细胞的突变, 从而保护T细胞避免受到病毒的入侵、感染和传染, 从而彻底清除艾滋病毒, 实现对艾滋病的预防和治疗。
3 基因编辑技术应用的挑战
基因编辑技术在基因治疗领域中的应用带来很大的益处, 其发展前景十分广阔, 但在应用的过程中也存在一定的挑战。
第一, 基因编辑技术本身存在一定的局限性, 无论何种基因编辑技术都存在一定的脱靶效应, 此外, 在操作上也存在不便之处, 使得基因导入系统存在限制, 基因导入困难的问题一直没有得到良好的解决。尤其是脱靶效应, 可能导致细胞的部分功能丧失, 甚至存在过敏问题和毒性问题, 在应用的过程中, 很容易给人的身体造成伤害, 因此在未来发展的过程中, 如何克服脱靶效应将是其在基因治疗领域进一步应用的关键所在。
第二, 是社会监管和舆论问题。总体而言, 基因编辑技术尚处于起步发展阶段, 其存在较大的不确定性, 相关监管技术也不够成熟, 社会对基因编辑技术的认识不全面, 这一定程度阻碍了基因编辑技术的应用。从监管方面来看, 相关检测方法并不明确, 检测标准也存在一定漏洞。基因编辑技术存在基因删除、突变和插入等多种类型, 不同类型应当有针对性地采用不同的检测方法, 并保证检测的准确性和效率性。而对于不同疾病的治疗, 也需要采取不同的检测标准, 这都是未来需要逐步解决的问题。而对于舆论导向, 相关媒体对基因编辑技术的宣传过于片面, 甚至有许多妖魔化的报道, 对基因编辑技术在基因治疗领域的应用认识不正确。对此, 政府部门应当加强教育和舆论引导, 合理宣传, 以客观的态度了解基因编辑技术。
结语
随着人类科学和生物技术的不断进步, 基因编辑技术也逐步走向成熟, 其在基因治疗领域的应用也越来越广泛。而在发展和应用的过程中, 也应当逐步解决脱靶效应、操作便利性、提高成功率等一系列问题, 并以引导舆论, 正视基因编辑技术, 加强监管, 制定严格的检测方法和标准, 只有这样才能够进一步促进基因编辑技术的发展, 促进其在人类生产、基因治疗等方面的应用, 提升其应用价值。
参考文献
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[3]胡小丹, 游敏, 罗文新.基因编辑技术[J].中国生物化学与分子生物学报, 2018, 34 (3) :267-277.
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