CRISPR小鼠：揭秘生命奇妙旅程

CRISPR小鼠：揭秘生命奇妙旅程

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https://zhuanlan.zhihu.com/p/601651052

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https://www.hanspub.org/journal/paperinformation?paperid=59751

CRISPR（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）技术是一种革命性的基因编辑工具，通过CRISPR-Cas9系统可以在特定位置对DNA序列进行精确修改。这项技术在小鼠模型中的应用尤为广泛，为生物学研究和疾病治疗提供了强大工具。

CRISPR-Cas9系统源自细菌的免疫系统，由向导RNA（gRNA）和Cas9核酸酶组成。gRNA负责识别特定的DNA序列，而Cas9则在该位置切割DNA双链。这种切割会引发细胞的自然修复机制，从而实现基因编辑。

在生命科学领域，CRISPR技术最引人注目的应用之一就是细胞谱系追踪。2021年，美国怀特黑德研究所的Jonathan Weissman团队在《Science》杂志上发表了一项突破性研究，他们开发了一种基于CRISPR的单细胞谱系追踪技术，能够实时监测癌细胞的转移过程。

研究团队设计了一种“基因组DNA便签簿”系统，通过在细胞基因组中添加可遗传的标记，记录细胞分裂和转移的历史。当癌细胞开始分裂时，Cas9会在特定位点进行切割，细胞在修复过程中会插入或删除一些随机的核苷酸，形成独特的修复序列。这种切割和修复过程几乎在每一代细胞中都会发生，从而构建出详细的细胞分裂图谱。

通过分析这些标记，研究人员能够追踪单个肿瘤细胞的转移路径和频率。他们发现，即使是来自同一细胞系的癌细胞，其转移能力也存在显著差异。一些细胞表现出高度转移性，而另一些则相对稳定。这种差异可能与特定基因的表达有关，例如角蛋白17（KRT17）的表达水平与肿瘤的浸润性密切相关。

除了细胞谱系追踪，CRISPR技术在疾病模型构建方面也展现出巨大潜力。通过精确编辑小鼠基因组，研究人员可以模拟人类疾病的发生发展过程，为药物研发提供理想的实验平台。

例如，在肿瘤研究领域，CRISPR技术被用于构建各种癌症模型，帮助科学家快速验证病理假设。此外，CRISPR还被应用于心血管疾病、神经退行性疾病和遗传病等领域的研究，极大地推动了相关领域的进展。

CRISPR技术的另一个重要应用是基因功能研究。通过敲除或修饰特定基因，研究人员可以观察这些基因在生理和病理条件下的作用，从而发现潜在的治疗靶点。

中科院团队使用CRISPR筛选出促进衰老的关键基因KAT7，并证实抑制该基因可延长小鼠寿命达25%。这一发现为抗衰老研究提供了新的方向。

CRISPR技术的快速发展正在不断拓展其应用范围。从基础研究到临床应用，从疾病治疗到生物工程，CRISPR技术正在为生命科学带来前所未有的机遇。然而，随着技术的进步，也带来了伦理和安全方面的挑战。如何在推动科技进步的同时确保其安全和合理使用，将是未来需要面对的重要课题。