人類生殖細胞的設計改造

設計修改人類生殖細胞或胚胎的基因，能夠在嬰兒出生之前就清除致命疾病，因而未來前景廣闊。但由于涉及對人類胚胎的操縱，且修改后的基因可以遺傳，因此該方面的研究存在一定的安全風險及倫理法律爭議。

2015?年，中山大學研究人員使用?CRISPR?基因編輯技術(shù)，修正人類胚胎中導致?β?型地中海貧血的基因。研究選用的是來自志愿者的廢棄且不能正常發(fā)育的胚胎。2016?年?4?月，廣州醫(yī)科大學附屬第三醫(yī)院團隊成功使用?CRISPR?編輯技術(shù)對人類胚胎進行基因編輯，精確定位切除了?CCR5?基因的?32?個堿基，使得部分胚胎獲得了對艾滋病病毒的免疫能力。2017?年?8?月，美國俄勒岡健康與科學大學等團隊合作使用基因編輯工具?CRISPR?系統(tǒng)，完成了對人類胚胎中導致肥厚型心肌病的?MYBPC3?基因突變的安全修復。該技術(shù)還能夠編輯修復其他高外顯率的疾病基因，如引起囊腫性纖維化或乳腺癌的相關(guān)基因。胚胎基因編輯技術(shù)與體外生殖及移植前基因診斷技術(shù)相結(jié)合，將能夠徹底預防遺傳疾病傳播給子孫后代。

用于人工細胞設計合成的使能技術(shù)的發(fā)展與動物模型的研究進展

人體細胞作為高等真核細胞的一種，具有多樣性、多細胞性、復雜調(diào)控、細胞分化、亞細胞區(qū)室化等特殊性質(zhì)，為合成生物學提供了無限可能。DNA?的高效遞送及靶向穩(wěn)定整合、基因編輯、人工染色體設計合成、豐富多樣的基因調(diào)節(jié)、區(qū)室隔離的代謝反應等使能技術(shù)的成熟發(fā)展，將極大促進人工設計的人體細胞在醫(yī)學領域的應用。由于篇幅所限，在此不作詳細介紹。

動物模型研究對于臨床研究必不可少，可為其提供技術(shù)范本和理論依據(jù)。科學家將基因編輯技術(shù)與體細胞核移植技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建獲得了一批動物模型，自?1996?年第一只體細胞克隆綿羊“多莉”誕生后，小鼠、牛、山羊、豬、貓、兔、騾、馬、大鼠等多種哺乳動物的體細胞克隆相繼獲得成功，但犬與猴的克隆難度較大。近年來中國科學家在這些方面取得突破，中國科學院神經(jīng)科學研究所團隊成功培育出世界上首對體細胞克隆猴，靈長類動物模型的建立對于腦疾病領域的研究意義非凡^[26]。中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院團隊以?ApoE?基因敲除犬的耳部皮膚成纖維細胞作為核移植供體，構(gòu)建了世界首個基因敲除體細胞克隆的動脈粥樣硬化狗模型；該團隊還把人突變的亨廷頓基因粘貼到豬的亨廷頓基因中，獲得的小豬模型不僅具有大腦中特異神經(jīng)元選擇性死亡這個特征，而且能表現(xiàn)出類似舞蹈樣的異常行為，這些病理特征及異常行為都可以穩(wěn)定地遺傳給后代，從而為臨床研究提供了可靠的動物模型。