醫(yī)學(xué)會議中心

基于CRISPR系統(tǒng)的基因編輯技術(shù)是近年來對生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域影響最大的新技術(shù)，連續(xù)多年吸引著眾多研究人員的眼球。自2018年3月成功召開上一屆基因編輯研討會之后，不到一年的時間，這個領(lǐng)域的技術(shù)就又有了大的發(fā)展，在國內(nèi)外也有大批才俊為技術(shù)的進(jìn)步添磚加瓦。

多項發(fā)表在CNS上的基因編輯研究給出了令人興奮的科技進(jìn)展，比如，改造后的Cas9蛋白可以在基因組中的更多位點(diǎn)上起作用，并且具有更少的脫靶的影響；一系列策略可以優(yōu)化胞苷（BE4）和腺嘌呤（ABE7.10）堿基編輯，提高基因編輯效率；可溶性表達(dá)噬菌體輔助持續(xù)進(jìn)化（SE-Pace）可應(yīng)用于多種蛋白質(zhì)，快速提高其可溶性表達(dá)，是改善Cas9衍生堿基編輯器的表達(dá)和表觀活性的重要利器；無模板CRISPR-CAS9系統(tǒng)的可預(yù)測編輯；無需切割DNA自由替換ATGC的基因編輯等。疾病治療方面，也迎來不少突破，已經(jīng)有越來越多的嘗試將類似CRISPR–Cas9這樣的基因編輯工具引入臨床治療中。植物基因編輯也取得全面進(jìn)步，部分領(lǐng)域達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

2019年3月底，令人期待的基因編輯學(xué)術(shù)研討會將繼續(xù)在北京舉行，屆時眾多一線科研工作者將聚集于此，共襄學(xué)術(shù)盛宴。通過組委會精心安排的主題演講、專家頭腦風(fēng)暴等豐富多彩的大會形式和內(nèi)容，為您提供最前沿的技術(shù)資訊、科研發(fā)展趨勢和最新動向及廣泛的交流與合作機(jī)會。

部分嘉賓摘要搶先看

松陽洲中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院Geneeditinginmammaliancells

基因編輯技術(shù)能夠精確編輯產(chǎn)生或修復(fù)基因突變，其在模式動物和人胚胎中的應(yīng)用，揭示了重要基因在胚胎發(fā)育中的調(diào)控作用。此外，通過在胚胎中對遺傳疾病的突變位點(diǎn)進(jìn)行編輯，科學(xué)家已經(jīng)獲得基因修復(fù)的動物及人胚胎。人胚胎基因編輯將對人類認(rèn)識自身的生長發(fā)育調(diào)控機(jī)制及疾病的治療產(chǎn)生革命性的影響。2015年，我們團(tuán)隊在世界上首次報道人胚胎基因編輯研究，探究CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)在人胚胎中進(jìn)行基因編輯的可行性和風(fēng)險。結(jié)果發(fā)現(xiàn)CRISPR/Cas9系統(tǒng)在人早期胚胎中對地中海貧血癥HBB基因的編輯存在脫靶效應(yīng)、胚胎鑲嵌性、同源重組效率低以及利用內(nèi)源同源序列作為重組模板等問題。鑒于以上問題，2017年我們團(tuán)隊首次報道用最新的胞嘧啶單堿基編輯技術(shù)（CytidineBaseEditor，CBE）針對地中海貧血癥HBB-28（A>G）點(diǎn)突變進(jìn)行修復(fù)研究。CBE系統(tǒng)通過將Cas9切口酶（Cas9nikase，Cas9n）與胞嘧啶脫氨酶形成融合蛋白，并通過gRNA將融合蛋白靶向靶位點(diǎn)，在不切割雙鏈DNA的情況下對靶基因位點(diǎn)的單個堿基進(jìn)行C？G到T？A的精準(zhǔn)編輯。通過分離地中海貧血癥HBB-28（A>G）純合病人的原代皮膚成纖維細(xì)胞，我們發(fā)現(xiàn)單堿基系統(tǒng)在部分細(xì)胞中可以100%修復(fù)點(diǎn)突變位點(diǎn)。為了避免雜合子胚胎單堿基修復(fù)后的檢測困難等問題，我們團(tuán)隊通過核移植的方式構(gòu)建了HBB-28（A>G）純合突變的人核移植胚胎，利用優(yōu)化的單堿基編輯系統(tǒng)在胚胎中實現(xiàn)了精確的突變位點(diǎn)修復(fù)。利用該技術(shù)，我們首次證明了CBE系統(tǒng)能夠在人胚胎中高效修復(fù)疾病突變。日前，我們還系統(tǒng)研究了腺嘌呤單堿基編輯技術(shù)（AdenineBaseEditor，ABE）在小鼠胚胎中的編輯效力。我們發(fā)現(xiàn)其能高效編輯靶位點(diǎn)，實現(xiàn)A？T到G？C的精準(zhǔn)編輯。通過深度測序，我們沒有發(fā)現(xiàn)ABE系統(tǒng)有明顯的脫靶效應(yīng)。綜合以上研究，我們認(rèn)為基因編輯新工具的應(yīng)用，將進(jìn)一步提高人胚胎基因編輯的效率、特異性和安全性，開創(chuàng)遺傳疾病治療的新方法。

高雪美國萊斯大學(xué)Treatmentofautosomaldominanthearinglossbyinvivodeliveryofgenomeeditingagents

Althoughgeneticfactorscontributetoalmosthalfofallcasesofdeafness，treatmentoptionsforgeneticdeafnessarelimited.Wedevelopedagenome-editingapproachtotargetadominantlyinheritedformofgeneticdeafness.Hereweshowthatcationiclipid-mediatedinvivodeliveryofCas9–guideRNAcomplexescanamelioratehearinglossinamousemodelofhumangeneticdeafness.Wedesignedandvalidated，bothinvitroandinprimaryfibroblasts，genomeeditingagentsthatpreferentiallydisruptthedominantdeafness-associatedalleleintheTmc1（transmembranechannel-likegenefamily1）Beethoven（Bth）mousemodel，eventhoughthemutantTmc1Bthallelediffersfromthewild-typealleleatonlyasinglebasepair.InjectionofCas9–guideRNA–lipidcomplexestargetingtheTmc1BthalleleintothecochleaofneonatalTmc1Bth/+micesubstantiallyreducedprogressivehearingloss.Weobservedhigherhaircellsurvivalratesandlowerauditorybrainstemresponsethresholdsininjectedearsthaninuninjectedearsorearsinjectedwithcontrolcomplexesthattargetedanunrelatedgene.EnhancedacousticstartleresponseswereobservedamonginjectedcomparedtouninjectedTmc1Bth/+mice.Thesefindingssuggestthatprotein–RNAcomplexdeliveryoftargetgene-disruptingagentsinvivoisapotentialstrategyforthetreatmentofsometypesofautosomal-dominanthearingloss.

胡家志北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院利用高通量方法優(yōu)化基因編輯策略

高效且準(zhǔn)確的基因編輯在基礎(chǔ)科研和臨床應(yīng)用中都十分關(guān)鍵，所以篩選切割效率高且脫靶活性低的工具核酸酶很有必要�；�于體內(nèi)染色體易位發(fā)生的機(jī)制，我們通過引入引物延伸和隨機(jī)分子條碼，開發(fā)了可以定量檢測基因組上DNA雙鏈斷裂及其修復(fù)產(chǎn)物的新方法PEM-seq（primerextension-mediatedsequencing）。鑒于CRISPR/Cas9的基因編輯依賴于DNA雙鏈斷裂，PEM-seq可以同時CRISPR/Cas9目標(biāo)位點(diǎn)的編輯效率進(jìn)行估算，并同時檢測基因組上的脫靶位點(diǎn)，以及目標(biāo)編輯位點(diǎn)附近由DNA雙鏈斷裂修復(fù)所產(chǎn)生的副產(chǎn)物。對于目標(biāo)位點(diǎn)切割效率的檢測，我們發(fā)現(xiàn)PEM-seq的結(jié)果與傳統(tǒng)的RFLP和T7EI等方法接近，并且具有更高的可重復(fù)性。進(jìn)一步，我們利用PEM-seq篩選并鑒定了和野生型SpCas9切割效率相當(dāng)，且脫靶活性要比eSpCas9（1.1）更低的Cas9變體高保真變體FeCas9.我們還發(fā)現(xiàn)Cas9的抑制劑AcrIIA4在SpCas9脫靶位點(diǎn)的抑制效率沒有靶向位點(diǎn)高，因而其抑制策略需要進(jìn)一步改進(jìn)。最后，我們通過PEM-seq鑒定到了在切割位點(diǎn)附近50kb以內(nèi)存在著染色體缺失、倒位非正常的染色結(jié)構(gòu)以及基因組范圍內(nèi)與切割位點(diǎn)發(fā)生的染色體易位。因此，我們認(rèn)為PEM-seq可以全面檢測基因編輯過程中的各種DNA雙鏈斷裂產(chǎn)物，可以更加有效的評估基因編輯酶的保真性與有效性，從而可以用于優(yōu)化基因編輯效率。

金雙俠華中農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花基因組編輯研究進(jìn)展及展望

目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上推廣的棉花品種多數(shù)為陸地棉，是異源四倍體棉種，其基因組大小為2.5Gb，52條染色體，基因組復(fù)雜、重復(fù)序列比例高；同時棉花是木本植物，再生效率低、轉(zhuǎn)化周期長，基因型限制明顯，上述特點(diǎn)嚴(yán)重制約了棉花功能基因組研究。華中農(nóng)大棉花團(tuán)隊長期致力于棉花功能基因組研究，取得了以下進(jìn)展：

1.通過大規(guī)模基因型篩選獲得了具有高效再生和高頻轉(zhuǎn)化效率的陸地棉種質(zhì)“YZ-1”近期又通過連續(xù)再生馴化（SRA）策略獲得了一個新的優(yōu)良棉花轉(zhuǎn)化受體材料。

2.系統(tǒng)地將GUS、GFP、RFP（遠(yuǎn)紅熒光蛋白）等報告基因引入到棉花遺傳轉(zhuǎn)化體系中，對深入了解棉花遺傳轉(zhuǎn)化的機(jī)理做出了開創(chuàng)性研究。利用高效的轉(zhuǎn)基因體系，成功創(chuàng)建了含有2000多個株系的T-DNA插入突變?nèi)后w，為開展棉花功能基因組研究奠定了材料基礎(chǔ)。

3.在棉花中建立高效的、高特異性的CRISPR-Cas9基因編輯、單堿基編輯系統(tǒng)·建了適用于棉花遺傳轉(zhuǎn)化體系的CRISPR-Cas9系統(tǒng)，其編輯效率達(dá)到85%；·利用全基因測序的方法評估了CRISPR-Cas9系統(tǒng)編輯的棉花后代中的脫靶效應(yīng)；·建立了高通量的棉花基因編輯系統(tǒng)，針對特定性狀進(jìn)行飽和敲除；·建立了高效的棉花單堿基編輯系統(tǒng)，并評估了其脫靶效應(yīng)；·建立了適用于棉花的Cpf1和C2C1編輯系統(tǒng)。

4.展望未來棉花基因編輯需要繼續(xù)開展工作的若干重大領(lǐng)域

李勁松中科院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所Genometaggingproject（GTP）：tageveryproteininmicethrough“artificialspermatids”

哺乳動物單倍體胚胎干細(xì)胞的建立為生命科學(xué)研究提供了新的工具。2012年，我們建立了只攜帶精子來源遺傳物質(zhì)的小鼠孤雄單倍體胚胎干細(xì)胞，并證明這一細(xì)胞能代替精子在注入卵母細(xì)胞后能支持胚胎發(fā)育產(chǎn)生健康的半克隆小鼠，即半克隆技術(shù)。2015年，我們通過將調(diào)控雄性印記基因H19和Gtl2表達(dá)的H19-DMR和IG-DMR敲除后獲得了能穩(wěn)定產(chǎn)生半克隆小鼠的“人造精子”的單倍體細(xì)胞，并證明它們能穩(wěn)定高效支持獲得遺傳修飾的半克隆小鼠。與CRISPR-Cas9技術(shù)結(jié)合，“人造精子”介導(dǎo)的半克隆技術(shù)可以實現(xiàn)：（1）一步獲得攜帶多基因突變的雜合小鼠模型，用于模擬人類多基因介導(dǎo)的復(fù)雜疾��；（2）快速獲得攜帶人類疾病相關(guān)點(diǎn)突變小鼠用于研究疾病發(fā)生的分子機(jī)制；（3）一步獲得針對不同基因的突變小鼠，實現(xiàn)小鼠個體水平的遺傳篩選，便于從大量候選基因中快速篩選出重要基因進(jìn)行深入研究；（4）建立攜帶蛋白標(biāo)簽敲入的“人造精子”，進(jìn)而獲得攜帶蛋白標(biāo)簽的小鼠，為實現(xiàn)全基因組蛋白標(biāo)簽計劃（genometaggingproject，GTP）提供技術(shù)保障。這些研究顯示“人造精子”介導(dǎo)的半克隆技術(shù)為研究人類疾病和發(fā)育提供了一個新的手段。

王宇中國科學(xué)院動物研究所HIT：MULTIMODECRISPRSYSTEMSUNDERDRUGCONTROL

Induciblemodulationisoftenrequiredforpreciseinvestigationsandmanipulationsofdynamicbiologicalprocesses.Greaterprecisionisalsobeneficialtowardsthetranslationalendsfordevelopmentofgenetherapies.InspiredbythebroadutilityofCreERT2，weenvisionedengraftingERT2toCRISPR/Cas9andTALE/NsystemsandnamedthemHIT（HybridInducibleTechnologies）。Weprimarilyfocusedongenomeeditingandtranscriptionalactivationastheywoulddeliverfunctionalperturbationsin“gainoffunction”and“lossoffunction”mannersrespectively.WefirstengineeredandoptimizedHIT-Cas9forgenomeediting.Tightandefficientgenomeeditingwasaccomplishedina4-OHTinduciblefashionacrossmultiplehumancelltypes，includingembryonicstemcells（ESCs）andmesenchymalstemcells（MSCs）withclinicalutilities，throughcombinatoryengineeringofCas9，ERT2，andnuclearexportsignal（NES）。ThenweestablishedandcomprehensivelyoptimizedaseriesofHITtransactivationsystems，amongwhichHIT-SunTagdeliveredthemostrobustdruginductionwithoutbackgroundactivityinitsabsence.Next，simultaneousgeneactivationandeditingwasdeliveredindruginduciblemannerusingasecondgenerationdevicetermedHIT2（hittingtwobirdswithonestone）。Thesesystemsdeliveredadvantageousperformancesoverseveraldesignspublishedpreviouslyinhead-to-headcomparisons.Further，HITarchitecturesdevelopedhereinmaybeapplieddirectlytoorthogonalCas9species，demonstratedwithSaCas9，andtoTALEandTALEN.Wealsodemonstratedthatdruginductionistitratable，selective，rapid，andreversible.Together，HITsystemsdevelopedhereinwouldopenbroadavenuestowardsmanyapplicationsasacomprehensivetoolbox，especiallywhenprecisionanddynamicsisrequiredforafunctionalperturbation.

吳強(qiáng)上海交通大學(xué)精準(zhǔn)且可預(yù)測的CRISPR基因編輯

傳統(tǒng)的第三代基因編輯技術(shù)利用CRISPR/CAS9系統(tǒng)通常被認(rèn)為是隨機(jī)、非精準(zhǔn)且不可預(yù)測的，但我們發(fā)現(xiàn)在用一對sgRNA進(jìn)行DNA大片段編輯造成雙切口的情況下有很多是精準(zhǔn)的，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)可以通過干擾基因組修復(fù)通路的方法提高基因編輯精準(zhǔn)度。最后，我們最近發(fā)現(xiàn)Cas9通過核酸內(nèi)切酶活性可以造成突出末端切口，具有切割的多樣性，從而引起可預(yù)測的CRISPR基因編輯，對于眾多人類遺傳性疾病的基因治療產(chǎn)生了廣泛而深遠(yuǎn)的影響。

夏蘭琴中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所CRISPR/Cas介導(dǎo)的農(nóng)作物精準(zhǔn)編輯

以CRISPR基因編輯系統(tǒng)為代表的基因編輯技術(shù)已在基因功能組學(xué)研究和農(nóng)作物種質(zhì)創(chuàng)新等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，已成為農(nóng)作物重要基因功能驗證和品種遺傳改良的重要工具和研究熱點(diǎn)。迄今為止，已報道農(nóng)作物基因編輯主要是通過易錯非同源末端連接（NHEJ）產(chǎn)生基因敲除突變體。利用同源重組介導(dǎo)的基因修復(fù)（HDR）進(jìn)行優(yōu)異等位基因替換，還少有報道。近年來，我們建立了CRISPR/Cas介導(dǎo)的農(nóng)作物基因定點(diǎn)編輯敲除、單堿基替換和等位基因替換系統(tǒng)，并通過基因替換，創(chuàng)制了抗除草劑水稻等系列新種質(zhì)。為通過基因編輯技術(shù)定向創(chuàng)制新種質(zhì)，進(jìn)而快速改良農(nóng)作物重要農(nóng)藝性狀，加速育種進(jìn)程，提供了一定的技術(shù)支撐。

會議簡介

時間：2019年3月30日～3月31日地點(diǎn)：北京

主辦單位：北京大學(xué)天然藥物及仿生藥物國家重點(diǎn)實驗室

大會主席：周德敏教授

聯(lián)系人：張依寒13681810839（微信同號）