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简而言之,大概就是把原本需要在几万个培养皿中进行的实验,放到一个培养皿中一次性完成了。如果用其他方法,研究者必须准备几万个培养皿,然后逐一进行实验。
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虽然TALEN也可以同时使用多个进行试验,但却没法一口气制造出几万个来。相比之下,要制造更多的CRISPR向导则要容易多了。使用CRISPR库就能一次性完成上万种基因的解析,真是太壮观了。
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NHK——于是您就把进行基因组编辑的技术换成了CRISPR‐Cas 9吗?
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今后CRISPR‐Cas 9肯定会逐渐成为主流,不过ZFN和TALEN也依然具有使用价值,比如在产业方面。假设破坏某个基因就能创造出有用的品种,那么选择ZFN、TALEN或是CRISPR‐Cas 9都可以。只要能单独停止某个基因的功能,当然是哪个便宜就选择哪个了。ZFN同样是一种不错的技术,至少不像CRISPR‐Cas 9和TALEN那样存在知识产权方面的问题。它的专利保护期限已过,这是个相当大的优势。
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CRISPR‐Cas 9操作简单效率又高,可以同时对多个基因进行编辑,确实是一种很实用的技术。但从产业化的角度进行考量,ZFN的优势在于其具备高效的制造体系。
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另外到了2015年,继使用Cas 9这一蛋白质作为工具之后,又出现了基于叫作“CPf 1”的新型蛋白质的技术。据说它有可能获得不同于CRISPR‐Cas 9的专利授权。它是通过对至今为止从未有人研究过的微生物进行海量筛选(从基因组之中找出目标基因的操作)而寻找到的。
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基因魔剪:改造生命的新技术 从研究者变成开发者
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NHK——对您自己而言,是否对基因组编辑这项技术本身的兴趣比对它的应用更大?
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我对自己的定位,应该是一名纯粹的“开发者”。我所感兴趣的是基因组编辑工具这一事物本身,也就是对能应用于生命体的技术的开发工作。用电脑来打比方的话,应该算是其中的“硬件”部分吧。
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反之,把“软件”当成使用这项技术的应用研究,就比较容易理解了。制造经过基因修饰的患病小鼠呀,解析某个基因的作用机制呀,像这样进行类似于软件研究的人,或许可被称为“用户”(user)。
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多数研究者都属于操作“软件”的“用户”。毫无疑问,“用户”肯定是喜欢容易上手的工具。那么CRISPR‐Cas 9自然是其中之最。最终引领研究潮流的一定会是傻瓜型产品,就跟iPhone是一个道理(笑)。
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NHK——山本先生最初也是为了解析海胆的基因才开始进行基因组编辑的吧?那么您原本也是站在用户的立场上的。可否告诉我们,促使您转变为开发者的契机是什么?
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2010年之后,我们首先制造出第一代的ZFN,然后又开始制造第二代的TALEN,实验室逐渐积累起了相关操作经验。与此同时,我们和研究人员志愿者一同举办了名为“基因组编辑联盟”的研讨会。结果参会者异口同声地表示:“希望我们的实验室也能进行基因组编辑。”直到此时我才真正意识到,想要精确地破坏目标基因到底有多困难,并且强烈地感受到了大家对于技术诀窍(know‐how)的需求。
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自此,我便开始了对基因组编辑工具的开发和供应,至今仍时不时地会收到“我想把这个用于某方面的研究”这样的问询。作为我自己,只要对研究内容感兴趣,即使只是小规模的研究,我也愿意尽力协助。出于这种想法,我和实验室的佐久间哲史特任讲师一直在进行研究支持。
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现在,随着CRISPR‐Cas 9的出现,情况已经有所改变。正如先前所说,CRISPR‐Cas 9真的是一种简单到任何人都能够完成操作的技术。我们也并不打算与之对抗,而是把开发方向转向了基因被切断之后,到底能完成多么精密的修改这一方面。其他正在进行的研究还包括,针对在基因疗法的研究中不可或缺的患病小鼠(疾病模型)的制造方法,进一步改良其技术关键。
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到了2016年,大阪大学的真下知士副教授开发出了新的基因敲入方法。简单进行说明的话,就是能够对小鼠或大鼠等动物的受精卵实施比以往的规模大100倍左右的基因敲入。在我的印象中,真下老师也应该是更接近开发者,而非用户。
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基因魔剪:改造生命的新技术 基因组编辑学会的成立初衷
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NHK——2016年4月,山本先生担任法人代表,成立了基因组编辑学会。
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2010年的时候,我们经过反复尝试,终于使用ZFN成功破坏了基因。而当时最令我们感到困扰的便是身边几乎找不到能作为参考的先行研究。所以我觉得,如果基因组编辑能被更多的日本研究者利用起来,那么自然就能通过讨论来加深对该项技术的认识。
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于是我开始通过论文数据库进行检索,寻找使用过ZFN的研究者。结果发现,京都大学医学部的芹川忠夫教授和真下副教授所在的研究组,曾利用ZFN破坏了大鼠的基因。真下老师的论文和我们利用ZFN破坏基因的论文一样,都是在2010年左右发表的。另外,还有对植物进行基因组编辑的研究组也在同一时期发表过论文。除此之外,工具也开始可以购买,在日本逐渐出现了在研究中用到基因组编辑技术的人。
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当时我还并不认识芹川老师,却唐突地打电话邀请他:“和我一起举办讨论会吧。”
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