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利用CRISPR基因编辑哺乳动物细胞

（图片来源：well.ox.ac.uk）

从1988年发现至今近三十年*，干细胞技术不断的探寻再生医学的转化问题。在三十年的发展历程中，干细胞技术正在成为修复身体的通用工具，这要归功于快速准确的基因组编辑技术，如CRISPR和TALENs。

干细胞技术面临几个障碍：高成本，安全问题和生物伦理顾虑。 不过这些问题已经开始逐步消失。因为诱导多能干细胞（iPSCs）的引入消除了由干细胞来源引发的生物伦理问题。现在基因组编辑的进步正在加快脚步。

干细胞的两个关键特征是：

自我更新的能力

成为任何特殊细胞的能力

一般来说，干细胞可演化成约200种专门的人类细胞类型，如图1所示。将干细胞分化成为200种细胞类型中的任何一种已被证明具有挑战性。

此外，在引入来自成体细胞的iPSC之前，大多数人类干细胞来源于人胚胎或脐带血。围绕胚胎研究的政治和伦理争议削减了干细胞研究的资金投入。经过20多年的研究，在美国，骨髓移植才成为美国FDA批准的干细胞应用。

（图一）

廉价且快速的基因组编辑技术突破，重新激发了干细胞研究的动力。 如图2所示，PubMed出版的刊文提及干细胞和基因编辑的数量（2012年），在人类细胞中第一次基于TALEN的基因组编辑技术精准操作，三年后发现了CRISPR。 根据目前的情况，ARK估计，科学出版刊文（包括基因组编辑和干细胞）的数量今年将达到300个，占总出版刊文的20%。

（图二）

如图3所示，从2006年IPSC细胞的发现到2008年，干细胞是研究开始明显提高了，但2012年CRISPR的引入进一步推动了干细胞领域的发展，基因编辑和干细胞的组合频频出现在发表的刊物上。

（图三）

为什么引入基因编辑技术对干细胞研究和治疗如此重要呢？

总结如下：

增强的安全性：

CRISPR编辑的干细胞治疗应提供比任何其他技术更安全的治疗方法。虽然CRISPR技术经常被批评为脱靶效应，但它们在iPSCs中的发生频率低于其他细胞系。此外，单独使用干细胞治疗，患者必须进行化疗，患有危险的副作用。 CRISPR编辑的干细胞治疗取代了化学疗法的需求，同时减轻了脱靶效应。

更高的效率和更低的成本：

iPSC细胞自发转化为更专用的细胞，往往使得实验室工作相当困难。随着编辑周转时间的缩短，CRISPR降低了iPSCs在进行适当编辑之前分化成成熟细胞的可能性，从而确保将校正后的基因组转移到特异性的细胞上。通常，实验需要通过不断的测试来控制，但复制干细胞产生的环境可能也是困难的。缓解这个问题，CRISPR规范了不同iPSC细胞系存在的遗传变异性。

此外，CRISPRi是一种沉默基因而不是编辑它们的CRISPR技术的应用，可以在干细胞中达到高达95％的效率水平。

技术门槛降低：

科学出版物的数量有所增加，因为使用基因组编辑的障碍已经减少。一个年轻的研究科学家面通过短暂的可忽略的学校时间，就可以在一周内选择使用CRISPR技术并启动运行。事实上，51％的新CRISPR用户选择以干细胞为工具用于治疗目的的研究科学家，如图4所示。

（图四）

最终，CRISPR编辑的iPSC应该在细胞水平上解锁人类疾病的代码。三个商业化的CRISPR公司目前正处于即将发生的干细胞革命的领先地位。 

Editas Medicine（EDIT）与Glaxo Smith Kline（GSK）和Biogen（BIIB）签署了一项干细胞协议，用于下一代干细胞治疗。

专注于基于干细胞的疗法，形成了CRISPR联合与Bayer（BAYZF）合作，Intellia Therapeutics（NTLA）与生物技术巨头诺华公司（NVart）合作，，这些公司最终可能释放干细胞曾经在再生医学中承诺的无限可能性，大大延长了人的生命。

*斯坦福大学的Weissman实验室于1988年首先从小鼠骨髓中分离造血（血液）干细胞。

参考出处：

https://seekingalpha.com/article/4084951-stem-cell-revolution