现代生物科技论文
——干细胞治疗技术与基因编辑展望
干细胞作为人体各种组织细胞的祖细胞，其未来有望从细胞层面，在人类几乎所有重大疾病中发挥重要作用。

干细胞移植治疗，是一门先进的医学技术,为一些疑难杂症的治疗带来了希望。

干细胞移植治疗是把健康的干细胞移植到患者体内，以达到修复或替换受损细胞或组织，从而达到治愈的目的。

干细胞移植治疗范围很广，一般能治疗神经系统疾病、免疫系统疾病、还有其他的一些内外科疾病。

干细胞在医学界被称为“万用细胞”，它可以分化成多种功能细胞或组织器官。

因在APSC多能细胞实验室中培育出来的干细胞具有“无限”增殖、多向分化潜能，具有造血支持、免疫调控和自我复制等特点。

干细胞治疗在未来几年爆发的主要逻辑，除了基本面上广阔的应用前景外，更重要的是其在今明两年将面临全球及国内多重催化剂“共振”：
1）从美国看，“FDA III 期+大选政治周期”将使得奥巴马政府进一步加码包括干细胞治疗、精准医疗在内的高端生物医药成为大概率事件；
2）从欧洲看，首个干细胞药物大概率获批上市将带来示范效应，同时，参考工业 4.0 各国政策加码经验，欧洲版精准医疗方案也有望继中、美后推出；
3）从国内政策看，今年的干细胞放开只是第一步，后续的看点至少有三个，包括：商业化及临床化治疗的放开、质控与疗效评价标准的明确以及异体干细胞治疗的放开，此外，精准医疗成为十三五重大科技专项，上升国家战略也将带来强催化。

“干细胞疗法”完全摆脱了单一的药物治病的概念，它是从人体内采集出单核细胞，进行体外特殊培养，使其发育成树突细胞并大量扩增后与效应肽或靶向肽结合，成为专门攻击杀伤病毒的“细胞导弹”。

它是真正意义上的个体化治疗，所以效果迅速，用自己的细胞治自己的病，不会有排斥反应。

临床中，并且对早期肝硬化的患者也有着突出的逆转作用，显现出干细胞疗法巨大的威力。

据了解，这种高科技的细胞疗法在国内处于领先地位。

但不能忽略的是，这项技术目前为止还有些根本性问题有待解决，例如干细胞分裂确实会增加癌症风险。

过去几年发表的计算研究已提出癌症的不同主要风险因素，从干细胞的随机突变到环境致癌物。

在一项新的研究中，来自美国田纳西州孟菲斯市圣裘德儿童研
究医院和英国剑桥大学的研究人员在小鼠体内测试了这些理论，发现干细胞中发生的突变确实发挥着一种显著性的作用。

相关研究结果发表在2016年8月25日那期Cell期刊上，论文标题为“Multi-organ Mapping of Cancer Risk”。

论文共同通信作者、剑桥大学英国癌症研究中心主任Richard Gilbertson说，“一种观点在科学界流行了好几年---一些人说癌症是‘坏运气’，这是因为干细胞中的突变是偶然产生的，然而其他人声称环境致癌物在癌症产生中发挥更加重要的作用。

这种不一致性主要来自于使用不同的数学模型来研究现存的人类癌症和干细胞数据，因此很难梳理出单个因素的影响。

因此，我们在真实的实验模型中测试这些不同的观点，其中在这些实验模型中，我们研究了可能促进癌症产生的单个因素。

”
在2015年1月，来自美国约翰霍普金斯大学的一个研究团队（Science, doi:10.1126/science.1260825）在Science期刊上发表证据证实干细胞突变是癌症的主要触发因子，并且发现一种组织中的干细胞在它的一生当中经历的分裂次数能够解释不同组织类型之间大约65%的癌症风险差异。

随后，在2016年1月，来自美国纽约石溪大学的Yusuf Hannun和他的同事们发现几乎所有的癌症病例是由于环境暴露（Nature, doi:10.1038/nature16166）。

退一步讲，我认为这种精准，高效，个体化的医疗思路将会是治愈人类疾病的未来。

而更进一步，我们甚至可以设想，深入到基因，改变出错的基因，产生而非移植所需的干细胞或直接治愈一些目前难以解决的基因病。

这就必须要提到CRISPR，即基因剪刀技术。

最近几年，一项被称为CRISPR的前沿技术备受关注，它是生物工程师眼中攻克疑难疾病的希望。

简单来说，它像一把DNA的分子手术刀，精准剪切人体基因出现错误的位置，从而治愈疾病。

2015年，美国《科学》杂志已将这项技术评为全球科学界的“年度头号突破”。

你是否设想过，艾滋病、癌症可以被根治，秃头、肥胖等“不完美”可以轻松摆脱，甚至有一天，人类真的可以返老还童？日前在京举行的腾讯WE大会上，来自斯坦福大学的教授Lei Stanley Qi（亓磊）发表演讲，向人们展示了基因编程技术
的美好前景。

最近几年，一项被称为CRISPR（基因剪刀）的前沿技术备受关注，它是生物工程师眼中攻克疑难疾病的希望。

简单来说，基因剪刀技术有两大功能，一个是GPS定位，另一个则像一把DNA的分子手术刀，精准剪切人体基因的某个位置。

这与计算机编程的流程相似，我们可以“插入”一个基因，“删除”一个基因，或是“修改”一个错误的基因。

如果人类实现上述这样的“生命编程”，那么，很多疾病将不再让人谈虎色变。

以艾滋病为例，主要原因在于HIV病毒感染人的免疫系统，并且长时间潜伏造成免疫系统的缺失。

目前，治疗艾滋病的主要方式是通过控制HIV传播，延缓HIV的发作，治疗成本非常昂贵，而且并不能从根本上消灭HIV。

根据麻省理工大学医学院的研究，生命编程方式有望根治HIV，即利用基因剪刀技术将造成艾滋病的HIV病毒序列从细胞基因组里删除掉，从而让HIV病毒从病人体内永久消失。

有了这样的基因利器，艾滋病的威胁将不复存在。

CRISPR-Cas系统已经成功作为一种工具，在人类细胞中执行高效、高特异性的全基因组筛选，2014年在增强靶标特异性方面又取得了巨大的进步，为寻找人类健康和疾病相关的基因功能，开辟了无限的可能性。

Cell杂志以这种新技术为焦点，介绍了CRISPR/Cas9的研究进展，以及在不同领域
中的应用。

在过去两年中，共有大约650篇关于CRISPR/Cas9技术的文章发表，这些论文涉及特殊特征的动物模型，基因编辑相关的疾病，还有基因敲入，可逆敲
除，基因激活和表达等多方面领域。

而且在如HIV，疟疾，癌症等人类疾病中也有应用，而这一专辑就通过多篇文章描述了CRISPR/Cas9技术的应用广度。

在生命科学研究中，一些可以删除、插入和修饰细胞或生物体DNA序列的技术，使得阐析特异基因和调控元件的功能成为可能。

多重编辑可进一步实现在更大的规模上调查基因或是蛋白质网络。

同样，操控转录调控或是特异位点的染色质状态可以揭示出细胞内遗传物质的组织和利用机制，阐明基因组结构与功能之间的关系。

在生物技术中，精确地操控遗传构件和调控机器还可以推动逆向操控或重建有用的生物系统，例如在工业相关的生物体中提高生物燃料生产信号通路或是构建
出抗感染的作物。

此外，基因组工程学正在推动新一代的药物研发和医药治疗。

同时干扰多个基因可以模拟出作为复杂多基因疾病基础的累加效应，促成新的药物靶点，而基因组编辑则可以在人类基因治疗的背景下直接纠正有害突变。

真核生物基因组包含数以亿计的DNA碱基，因此难于对其进行操控。

开发出借助同源重组的基因打靶技术是基因组操控取得的一个突破。

通过操作具种系嵌合
能力的干细胞，HR介导的基因打靶促进了生成敲进和敲除动物模型。

然而，尽管HR介导的基因打靶可高度精确地改变遗传序列，但目的重组事件的效率却非常低下，给大规模应用基因打靶实验带来了巨大的挑战。

为了克服这些挑战，近年来开发出了一系列基于核酸酶的可编程基因组编辑技术，使得能够靶向性地、高效地改造多种真核生物，尤其是哺乳动物物种。

在当前的基因组编辑技术中，发展最快的就是一类称作为Cas9的RNA引导核酸酶，其来自于细菌的适应性免疫系统CRISPR,借助于短RNA分子的引导Cas9可以轻易地靶向几乎所有的基因组选择位点。

伴随基因编辑技术上的突破性进展，伦理问题和现有法律必将受到前所未有的冲击，是否应在法律上避免基因编辑的滥用也将是人类无法回避的问题。

但我认为人类作为一种生物，基因多样性时物种竞争力的必要因素，所以对于定制婴儿和过度使用人为的基因编辑用于生育对于人类来说将会造成严重的基因漏洞，久而久之就会产生某种病毒造成了全人类无法免疫的灭顶之灾的可能性。

总而言之，我认为虽然不管是干细胞治疗技术还是CRISPR虽然还有一些技术上的硬伤有待解决，社会层面上伦理问题与法律问题有待完善，但就技术本身和解决问题的思路来说，划时代性的意义和光明前景是毋庸置疑的。

毕竟人类和病魔这场旷日持久的战斗上，我们将多出一把强劲，精准的武器。

原世间再无不治之症。