中國科研團(tuán)隊又一次在世界領(lǐng)域取得了重大科學(xué)進(jìn)展。

這一次，領(lǐng)銜的是南京大學(xué)，同伴還有廈門大學(xué)及南京工業(yè)大學(xué)。

而他們觸及的領(lǐng)域，則是在去年令很多人“側(cè)目”的基因編輯技術(shù)。

具體來看，在最新新一期美國《科學(xué)進(jìn)展》雜志上，這個團(tuán)隊發(fā)布了一篇極為重要的論文，核心就是團(tuán)隊開發(fā)出了一種基因編輯技術(shù)工具的新型載體，能夠?qū)崿F(xiàn)基因編輯可控，顯著提高基因編輯的靶向性，為基因編輯技術(shù)在治療癌癥等重大疾病方面的應(yīng)用提供新的思路和方法。

簡單來說，基因編輯這個領(lǐng)域中，曾經(jīng)被多重制約的環(huán)節(jié)，很有可能不再成為“Trouble”。

讓基因編輯可控，跨越脫靶效應(yīng)的阻礙

基因編輯技術(shù)又稱為“基因剪刀”，它是一切基因合成、測序等應(yīng)用的基礎(chǔ)。該技術(shù)的本質(zhì)是進(jìn)行有目的的基因突變，人類利用這項技術(shù)，能夠根據(jù)所需切割或者替換掉不利于自身發(fā)展的基因片段。

在這一領(lǐng)域，當(dāng)前非常火熱的是成本較低的CRISPR技術(shù)。據(jù)悉，CRISPR基因編輯技術(shù)能夠精準(zhǔn)定位并切斷DNA上的基因位點，可以關(guān)閉某個基因或者引入新的基因片段，以此來達(dá)到治愈疾病的目的。

CRISPR－Cas9體系是CRISPR基因編輯工具當(dāng)中的一種，作為當(dāng)前最熱門的基因編輯工具，在治療癌癥等重大疾病方面有極大的應(yīng)用前景。然而CRISPR－Cas9體系本身具有脫靶效應(yīng)，這是一直以來阻礙該技術(shù)邁向應(yīng)用的一大難題，也為利用該技術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)治療帶來了挑戰(zhàn)。并且，由于該技術(shù)主要是以病毒為載體，因此還可能會導(dǎo)致細(xì)胞癌化，因此在臨床應(yīng)用上存在一定的風(fēng)險。

本次來自中國的科研團(tuán)隊新開發(fā)的方法是采用名為“上轉(zhuǎn)換納米粒子”的非病毒載體，在上轉(zhuǎn)換納米粒子和Cas9之間增加了一把近紅外的響應(yīng)“光鎖”，以此設(shè)計出了一種遠(yuǎn)程操作的基因編輯技術(shù)。具體來說，該系統(tǒng)利用光敏分子將CRISPR－Cas9體系共價“鎖”在上轉(zhuǎn)換納米粒子上，在修飾上一層高分子材料之后，該復(fù)合納米粒子能夠被細(xì)胞大量內(nèi)吞。隨后，在近紅外光照射下，上轉(zhuǎn)換納米粒子可發(fā)射出紫外光，從而打開Cas9蛋白和上轉(zhuǎn)換納米粒子之間的“鎖”，釋放出蛋白，讓蛋白可以進(jìn)入細(xì)胞核，實現(xiàn)基因剪切。

由于紅外光的強(qiáng)組織穿透性，所以該技術(shù)很有可能在深層組織中實現(xiàn)CRISPR－Cas9基因編輯的精確調(diào)控。

該方法有效性已經(jīng)在小鼠身上得到驗證

目前南京大學(xué)官網(wǎng)上的新聞對這種方法進(jìn)行了詳細(xì)說明，其中提到，這種遠(yuǎn)程操作的基因編輯系統(tǒng)在細(xì)胞中和體內(nèi)皆表現(xiàn)出優(yōu)異的近紅外光響應(yīng)的基因剪切能力。

當(dāng)CRISPR－Cas9靶向到一段腫瘤癌基因（PIK－1）后，能夠在紅外光的調(diào)控下，對靶點基因?qū)崿F(xiàn)敲除，誘發(fā)腫瘤細(xì)胞凋亡。

截至目前，該團(tuán)隊已經(jīng)從基因、蛋白以及細(xì)胞等多個角度針對該體系的有效性進(jìn)行了驗證。官方透露，這一體系在小鼠活體上的近紅外光響應(yīng)的能力得到了驗證。

該團(tuán)隊在針對荷瘤小鼠進(jìn)行治療的過程中發(fā)現(xiàn)，只有近紅外光照射實驗組的腫瘤得到了有效的抑制，并且通過20天后取下的腫瘤大小能夠清晰的看到，實驗組的腫瘤遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他組。

總的來說，這項新技術(shù)是通過外界光照這種無創(chuàng)的外部手段，能夠顯著提高基因編輯的靶向性，實現(xiàn)目標(biāo)部位基因編輯，為基因編輯技術(shù)在治療癌癥等重大疾病方面的應(yīng)用提供了新的思路和方法。

自2015年以來，基因編輯市場份額開始迅猛增長，2016年有三家基因工程公司，包括Editas Medicine、CRISPR Therapeutics和Intellia Therapeutics完成了IPO。CRISPR技術(shù)火熱的當(dāng)下帶動起來的市場增長可見一斑。

據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院最新報告，2016至2020年全球精準(zhǔn)醫(yī)療市場規(guī)模將以每年15％的速率增長。預(yù)計2020年全球精準(zhǔn)醫(yī)療市場規(guī)模將破千億，達(dá)到1050億美元，而“基因剪刀”將是撬動千億級大市場的一把鑰匙。

根據(jù)近年來的商業(yè)化應(yīng)用情況可知，目前基因編輯技術(shù)主要用于科研和治療兩大領(lǐng)域，但在產(chǎn)業(yè)鏈下游的應(yīng)用仍處于臨床試驗或者臨床前研發(fā)階段。具體到我國，相關(guān)企業(yè)則主要集中于試劑盒開發(fā)和CRO形式的技術(shù)服務(wù)商，另一方面，關(guān)于基因治療的臨床探索也正在初步展開。本次來自國內(nèi)科研團(tuán)隊的研發(fā)成果，也預(yù)示著我國在基因編輯、基因治療上的探索初步取得了成效。

最后，回到本次科研論文的發(fā)表，據(jù)了解該論文南京大學(xué)為第一通訊單位、碩士生潘永春為該論文的第一作者、南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院宋玉君教授為通訊作者，廈門大學(xué)林友輝副教授和南京工業(yè)大學(xué)王玉珍副研究員為共同通訊作者。

并且，該研究項目得到了國家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金和江蘇省雙創(chuàng)人才等項目的資助。綜合可見，南京作為匯聚國內(nèi)重要高等教育資源、人才儲備雄厚的城市，在營造良好的科研環(huán)境、給予科研支持等方面已經(jīng)走到了前列。