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CRISPR/Cas9和ES打靶孰优孰劣?怎样选择才是最优解?

CRISPR/Cas9 和ES打靶孰优孰劣?

 

近年随着生物医药技术快速迭代,靶向药物、免疫疗法、基因治疗等个性化治疗方式成为生物药创新的主要方向,这其中离不开基因编辑技术的发展。从一年前的专利之争,到基因编辑公司Editas人类基因编辑的临床试验获FDA批准可知,基因编辑技术的发展备受期待。

 

目前动物模型基因编辑技术大抵分为两类:ES细胞打靶技术和CRISPR/Cas9技术。类型上分转基因、基因敲除基因敲入及人源化、以及点突变,说白了就是基因的加、减和替换。两大技术孰优孰劣?如何根据需求选择合适的基因工程鼠?接下来就让我们一探究竟。

 

1、两大技术优缺点分析

 

ES打靶是在小鼠胚胎干细胞(ES细胞)中进行DNA同源重组,将ES细胞重新注射到囊胚腔中形成嵌合胚胎,在假孕小鼠体内发育成嵌合体小鼠。嵌合小鼠再与野生型小鼠交配,从而将ES细胞中的遗传信息传递给后代小鼠。其优点是精确无脱靶,可进行各种复杂的基因改造,是行业的金标准;缺点是低效、耗时、费力、成本高昂,且只适用于小鼠。近年也有企业进行改良尝试,赛业生物推出的ES打靶改进版TurboKnockout技术,已把构建周期从一年缩短到半年乃至几乎与CRISPR持平,成本也同步降低。

 

而目前最热门且应用最为广泛的CRISPR/Cas9系统,则是以Cas9蛋白和向导RNA为核心组成。Cas9含有在氨基末端的RuvC和蛋白质中部的HNH两个活性位点,在crRNA成熟和双链DNA剪切中发挥作用,可引起DNA双链断裂。当DNA断裂后,细胞核内同时存在与损伤DNA同源的DNA片段,则可通过同源介导的双链DNA修复在目的位点引入外源DNA片段,从而达到片段敲入或编辑的效果。其优点是高效、快捷、简便、成本便宜,且可用于不同物种;缺点是始终有不可预测和不可控的脱靶风险,并且不适用于复杂的基因改造项目。尽管通过全基因组脱靶风险运算可以进行脱靶预测和一定程度的防范,但做严谨性非常高的科学研究,还是要回答脱靶的问题。

 

两大技术优缺点分析

 

赛业生物对客户已经发表的3600篇文献进行分析统计,以两项技术在条件性敲除/敲入模型,需要二次打靶的模型、人源化模型、条件性点突变模型和KO-first模型等等复杂基因改造项目中的占比进行比较,结果显示,复杂基因改造项目中,应用TurboKnockout系统的项目是应用CRISPR/Cas9系统项目的6.4倍,且复杂项目已发表文章普遍影响因子较高。

 

2、哪种技术能给用户知识产权定心丸?

 

时至今日,围绕CRISPR专利的问题仍存在纷争,单单围绕CRISPR核心专利的权利之争都仍未有定论,此外,在核心专利基础上已延伸出上千个应用专利。面对上千个CRISPR专利,任何一个单位或企业都难以获得所有专利的授权。即便全部获得博德研究所、美国加州大学乃至默克的授权,也难以完全避免CRISPR专利风险,CRISPR知识产权纠纷问题可能会对研究后续商业化造成不良影响。对涉及商业用途或介意专利纠纷问题的机构来说,若想完全规避知识产权纠纷风险,选择ES细胞打靶技术依旧是最稳妥的做法。

 

3、如何根据需求选择合适的基因工程鼠?

 

CRISPR/Cas9无物种限制、操作简单、成本低、周期短,因此建议常规的完全性基因敲除小鼠模型、基因敲入小鼠模型,以及其他物种的模型构建可选择CRISPR/Cas9技术。但对于复杂的小鼠模型构建项目,仍推荐选择基于ES打靶技术的TurboKnockout技术。

 

ES打靶技术可以进行各种复杂的基因改造而且精确无脱靶,是行业的金标准,可用来构建各种复杂的条件性敲除/敲入模型,例如,需要二次打靶的模型、人源化模型、条件性点突变模型和KO-first模型等等。且赛业生物推出的ES打靶改进版TurboKnockout技术,无任何专利困扰,完全拥有自己技术革新的知识产权。因此,对于比较关注动物模型知识产权问题的用户,推荐选择TurboKnockout技术构建动物模型,例如药企通常比较重视知识产权问题,药物研发中使用的动物模型,一般都会选择TurboKnockout技术构建。

 

总而言之,两大技术对垒各有优劣,建议从构建周期、成本高低、有无脱靶、片段大小、操作难易、物种、产权问题等方面综合考虑,选择最适合自己的技术来构建基因工程鼠模型。如果自己难以做出选择的时候,可以咨询我们的技术专家,欢迎拔打400-680-8038或发邮件至info@cyagen.com联系我们。

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