基因编辑技术的概念和原理精品PPT课件
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CRISPR基因编辑技术.ppt
palindromic repeat /Cas-based RNA-guided DNA endonucleases）
特异性 DNA识别域
+
非特异性 核酸内切酶
ZFN原理
ZFN=蛋白的DNA识别域+核酸内切酶
DNA识别域： 由一系列 Cys2-His2锌指蛋白（zinc-fingers）串联组成（一般3~4个），每
CRISPR-Cas：一种来源是细菌获得性免疫的由RNA指 导Cas蛋白对靶向基因进行修饰的技术。
CRISPR-Cas系统的结构
CRISPR-CAS 系统的组成主要包括: 由不连续的重复序列 R( repeat) 与长度相似的间区序列S( spacers) 间隔排 列而成的CRISPR 簇，前导序列L( leader) 以及一系列 CRISPR 相关蛋白基因cas。
CRISPR/Cas 9 背景
• 由这些序列和基因组成的系统我们称之为 CRISPR/Cas系统，而在这个系统中常用到 的核酸内切酶为Cas9,所以通常称该系统 CRISPR/Cas9 系统。利用这个系统，细菌 可以不动声色地把病毒基因从自己的染色 体上切除，这是细菌特有的免疫系统。
CRISPR/Cas 9概述
TALEN介导的基因编辑
TALEN质粒对共转入细胞后，表达两个融合蛋白，分别与靶位点特异结 合，由于两个TALEN融合蛋白中的Fok I临近，形成二聚体，发挥非特 异性内切酶活性，在两个靶位点之间剪切DNA。 形成DSB时，同源重组可将需要敲入的序列组合入基因组。
TALEN的技术特点
• 任意敲除，无基因序列、细胞、物种限制，永久失活 • 成功率高，在保证转染效率的前提下，有效性可达95%以上 • 打靶效率高，可完全替代RNAi技术 • 脱靶率低，尚未发现明显脱靶效应 • 技术简单，只需按照常规构建质粒方法构建Talen质粒
特异性 DNA识别域
+
非特异性 核酸内切酶
ZFN原理
ZFN=蛋白的DNA识别域+核酸内切酶
DNA识别域： 由一系列 Cys2-His2锌指蛋白（zinc-fingers）串联组成（一般3~4个），每
CRISPR-Cas：一种来源是细菌获得性免疫的由RNA指 导Cas蛋白对靶向基因进行修饰的技术。
CRISPR-Cas系统的结构
CRISPR-CAS 系统的组成主要包括: 由不连续的重复序列 R( repeat) 与长度相似的间区序列S( spacers) 间隔排 列而成的CRISPR 簇，前导序列L( leader) 以及一系列 CRISPR 相关蛋白基因cas。
CRISPR/Cas 9 背景
• 由这些序列和基因组成的系统我们称之为 CRISPR/Cas系统，而在这个系统中常用到 的核酸内切酶为Cas9,所以通常称该系统 CRISPR/Cas9 系统。利用这个系统，细菌 可以不动声色地把病毒基因从自己的染色 体上切除，这是细菌特有的免疫系统。
CRISPR/Cas 9概述
TALEN介导的基因编辑
TALEN质粒对共转入细胞后，表达两个融合蛋白，分别与靶位点特异结 合，由于两个TALEN融合蛋白中的Fok I临近，形成二聚体，发挥非特 异性内切酶活性，在两个靶位点之间剪切DNA。 形成DSB时，同源重组可将需要敲入的序列组合入基因组。
TALEN的技术特点
• 任意敲除，无基因序列、细胞、物种限制，永久失活 • 成功率高，在保证转染效率的前提下，有效性可达95%以上 • 打靶效率高，可完全替代RNAi技术 • 脱靶率低，尚未发现明显脱靶效应 • 技术简单，只需按照常规构建质粒方法构建Talen质粒
基因编辑技术在医学领域的应用培训课件
目前最常用的基因编辑技术是CRISPR-Cas9系统，它通过向 导RNA将Cas9核酸酶引导到目标基因位点，实现精准的基因 编辑。
基因编辑技术的发展历程
基因编辑技术的发展经历了早期的基因敲除技术、ZFNs（锌指核酸酶）和 TALENs（转录激活因子样效应物核酸酶）等阶段，直到近年来CRISPR-Cas9系 统的出现，使得基因编辑技术取得了突破性的进展。
02
伦理和法律监管
随着基因编辑技术的发展，伦理 和法律监管将逐渐加强，确保技 术的安全和合理应用。
03
社会接受度逐渐提 高
随着技术的成熟和应用的广泛， 社会对基因编辑技
基因编辑技术的基本原理
介绍了CRISPR-Cas9系统的工作机制，以及基因编辑过程中的关 键步骤。
生物多样性
基因编辑技术可能对生物多样性产生威胁，因为 它可能导致基因库的单一性和脆弱性增加。
法规与监管
法规缺失
目前全球范围内对于基因编辑技 术的监管还存在一定的空白和不 确定性。
监管难度
由于基因编辑技术的复杂性和快 速变化，监管机构面临着监管难 度和挑战。
国际合作
加强国际合作和交流，共同制定 和完善基因编辑技术的法规和监 管体系，以确保技术的安全可控 发展。
在医学领域的应用前景
遗传性疾病的治疗
基因编辑技术有望治愈一些遗传性疾病，如囊性 纤维化、血友病等。
癌症治疗
通过编辑癌症细胞的基因，实现精准治疗和个性 化治疗。
罕见病治疗
针对罕见病患者，基因编辑技术有望提供有效的 治疗方案。
社会对基因编辑技术的态度与接受度
01
公众认知度提高
随着基因编辑技术的普及和宣传 ，公众对基因编辑技术的认知将 逐渐提高。
基因编辑技术的发展历程
基因编辑技术的发展经历了早期的基因敲除技术、ZFNs（锌指核酸酶）和 TALENs（转录激活因子样效应物核酸酶）等阶段，直到近年来CRISPR-Cas9系 统的出现，使得基因编辑技术取得了突破性的进展。
02
伦理和法律监管
随着基因编辑技术的发展，伦理 和法律监管将逐渐加强，确保技 术的安全和合理应用。
03
社会接受度逐渐提 高
随着技术的成熟和应用的广泛， 社会对基因编辑技
基因编辑技术的基本原理
介绍了CRISPR-Cas9系统的工作机制，以及基因编辑过程中的关 键步骤。
生物多样性
基因编辑技术可能对生物多样性产生威胁，因为 它可能导致基因库的单一性和脆弱性增加。
法规与监管
法规缺失
目前全球范围内对于基因编辑技 术的监管还存在一定的空白和不 确定性。
监管难度
由于基因编辑技术的复杂性和快 速变化，监管机构面临着监管难 度和挑战。
国际合作
加强国际合作和交流，共同制定 和完善基因编辑技术的法规和监 管体系，以确保技术的安全可控 发展。
在医学领域的应用前景
遗传性疾病的治疗
基因编辑技术有望治愈一些遗传性疾病，如囊性 纤维化、血友病等。
癌症治疗
通过编辑癌症细胞的基因，实现精准治疗和个性 化治疗。
罕见病治疗
针对罕见病患者，基因编辑技术有望提供有效的 治疗方案。
社会对基因编辑技术的态度与接受度
01
公众认知度提高
随着基因编辑技术的普及和宣传 ，公众对基因编辑技术的认知将 逐渐提高。
《基因编辑新技术》课件
• 基因疾病的治疗 • - 临床案例：ADA - S C ID • 癌症治疗方案 • - CA R - T细胞治疗 • - 基因修复及监测
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基因编辑在生物制造产业的应用
• 基因编辑在农业领域的应用 • 合成细胞的设计 • 其他应用
基因编辑伦理和风险
• 伦理问题 • - 人类胚胎基因编辑 • - 基因编辑后代问题 • 风险控制 • - 安全性问题 • - 环境问题 • 国际规范和政策
《基因编辑新技术》PPT课件
# 基因编辑新技术 ## 简介 1. 什么是基因编辑技术？ 2. 基因编辑技术的发展历程 3. 基因编辑技术的应用前景
基因编辑原理
• 基本原理 • 基因编辑方法 • - TA LEN • - CRISPR-Cas9 • - ZFN • 基因编辑过程介绍
基因编辑在医学上的应用
结论
• 基因编辑技术的优缺点 • 未来展望
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基因编辑在生物制造产业的应用
• 基因编辑在农业领域的应用 • 合成细胞的设计 • 其他应用
基因编辑伦理和风险
• 伦理问题 • - 人类胚胎基因编辑 • - 基因编辑后代问题 • 风险控制 • - 安全性问题 • - 环境问题 • 国际规范和政策
《基因编辑新技术》PPT课件
# 基因编辑新技术 ## 简介 1. 什么是基因编辑技术？ 2. 基因编辑技术的发展历程 3. 基因编辑技术的应用前景
基因编辑原理
• 基本原理 • 基因编辑方法 • - TA LEN • - CRISPR-Cas9 • - ZFN • 基因编辑过程介绍
基因编辑在医学上的应用
结论
• 基因编辑技术的优缺点 • 未来展望
CRISPR基因编辑技术ppt课件
2007 年，Barrangou 等首次发现细菌可能利用CRSPR 系统抵抗噬菌体入 侵；2008 年，Marraffini 等发现细菌CRISPR 系统能阻止外源质粒的转 移，首次利用实验验证了CRISPR 系统的功能
2013 年初，MIT 的研究组首次利用CRISPR/Cas9 系统对人293T 细胞
23
CRISPR/Cas 9作用机理
24
CRISPR/Cas 9作用机理
PAM（NGG序列） 25
CRISPR/Cas 9系统靶向要求
最主要的要求：PAM（protospacer-adjacent motif）为NGG。在人 类基因组中，平均每8bp就出现一个NGG PAM。
26
CRISPR/Cas 9基因编辑实验流程图
• NI可以识别A
• NN可以识别G或A
通过这种特异性识别，将多个Tal蛋白组
装在一起，就可以构成可以识别目的片
段的Tale蛋白。Fra bibliotek13TALEN原理
TALEN的特异性打靶的原理：
一对可以特异性识别靶基因的TALE，定位到需要编辑的基因组区域； 然后非特异性核酸内切酶 FokI切断双链DNA从而造成DNA双链断裂（doublestrand break，DSB）； 再通过DNA的自我修复，引起碱基的缺失或突变，从而引起基因突变。 FokI只有在形成二聚体的时候才有内切酶活性。
30
CRISPR/Cas 9系统的优势
操作简单，靶向精确性更高。sgRNA靶向序列和基因组序列 必须完全匹配，Cas9才会对DNA进行剪切。编码sgRNA 的序 列不超过100bp，因此比构建TALENs和ZENs更简单方便， 用于CRISPR的sgRNA识别序列仅需20个核苷酸。 CRISPR/Cas9系统是由RNA调控的对DNA的修饰，其基因修 饰可遗传。 基因修饰率高，CRISPRs基因敲入的效率为51%-79%， TALENs的效率为0%-34%。 基因调控方式多样，例如敲除、插入、抑制、激活等 无物种限制,可实现对靶基因多个位点同时敲除。 实验周期短，最快仅需2个月，节省大量时间和成本。(ZFNS 一个靶点成本6000＄)
生物科技：基因编辑与精准医疗技术创新培训ppt
精准医疗技术
探讨基因组学、蛋白质组学和代谢组学在精准医疗中的应用，以及 如何利用这些技术为个体患者提供定制化的治疗方案。
国际合作与交流
生物科技产业发展需要国际合 作与交流，共同推动技术创新 和应用发展。
投资与融资
生物科技产业需要大量资金投 入，创新投融资机制、吸引社
会资本参与是关键。
05 培训内容与目标
CHAPTER
培训内容介绍
基因编辑技术
介绍CRISPR-Cas9系统的基本原理、技术应用与发展趋势，以及 在基因治疗、遗传病预防等领域的应用。
精准医疗技术的发展历程
基因组学研究
精准医疗应用
自20世纪90年代人类基因组计划启动 以来，基因组学研究取得了重大进展 ，为精准医疗的发展奠定了基础。
基于基因组学、生物信息学和大数据 分析的精准医疗应用逐渐增多，涵盖 了癌症、罕见病、遗传性疾病等多个 领域。
生物信息学和大数据分析
随着生物信息学和大数据分析技术的 快速发展，科学家们能够处理和分析 大规模基因组数据，发现与疾病相关 的基因变异和生物标志物。
伦理和法律问题
随着基因编辑和精准医疗技术的发展和应用，伦理和法律问题也将逐渐 凸显出来，需要加强相关法规和伦理规范的制定和完善，以确保技术的 安全、有效和合法应用。
04 生物科技产业的发展趋势
CHAPTER
生物科技产业的发展现状
基因编辑技术
CRISPR-Cas9等基因编辑技术取 得突破性进展，为疾病治疗和农 业育种等领域带来革命性变革。
精准医疗在基因编辑中的应用
个体化治疗
精准医疗可以根据患者的基因组 信息，为其制定个性化的治疗方
案，提高治疗效果。
药物剂量调整
通过基因编辑技术，可以根据患者 的基因组信息，为其调整药物的剂 量，避免药物过量或不足的情况发 生。
探讨基因组学、蛋白质组学和代谢组学在精准医疗中的应用，以及 如何利用这些技术为个体患者提供定制化的治疗方案。
国际合作与交流
生物科技产业发展需要国际合 作与交流，共同推动技术创新 和应用发展。
投资与融资
生物科技产业需要大量资金投 入，创新投融资机制、吸引社
会资本参与是关键。
05 培训内容与目标
CHAPTER
培训内容介绍
基因编辑技术
介绍CRISPR-Cas9系统的基本原理、技术应用与发展趋势，以及 在基因治疗、遗传病预防等领域的应用。
精准医疗技术的发展历程
基因组学研究
精准医疗应用
自20世纪90年代人类基因组计划启动 以来，基因组学研究取得了重大进展 ，为精准医疗的发展奠定了基础。
基于基因组学、生物信息学和大数据 分析的精准医疗应用逐渐增多，涵盖 了癌症、罕见病、遗传性疾病等多个 领域。
生物信息学和大数据分析
随着生物信息学和大数据分析技术的 快速发展，科学家们能够处理和分析 大规模基因组数据，发现与疾病相关 的基因变异和生物标志物。
伦理和法律问题
随着基因编辑和精准医疗技术的发展和应用，伦理和法律问题也将逐渐 凸显出来，需要加强相关法规和伦理规范的制定和完善，以确保技术的 安全、有效和合法应用。
04 生物科技产业的发展趋势
CHAPTER
生物科技产业的发展现状
基因编辑技术
CRISPR-Cas9等基因编辑技术取 得突破性进展，为疾病治疗和农 业育种等领域带来革命性变革。
精准医疗在基因编辑中的应用
个体化治疗
精准医疗可以根据患者的基因组 信息，为其制定个性化的治疗方
案，提高治疗效果。
药物剂量调整
通过基因编辑技术，可以根据患者 的基因组信息，为其调整药物的剂 量，避免药物过量或不足的情况发 生。
基因编辑技术在医学研究中的应用培训课件
全。
拓展应用领域
基因编辑技术有望在更多医学领 域得到应用，如罕见病治疗、器
官移植等。
国际合作与交流
全球范围内的科研机构和企业将 加强合作，共同推动基因编辑技
术的发展和应用。
战略建议提
01
加强技术安全性研究
加大对基因编辑技术安全性研究 的投入，确保技术的安全可控。
03
推动法规政策制定
积极参与国际法规政策的制定和 修订，为基因编辑技术的发展和
经过严格的临床试验和监管审批流程，确 保基因疗法药物的安全性和有效性得到科 学验证和官方认可。
下一代测序技术在药物研发中应用前景
精准医学与个体化治疗
通过下一代测序技术，对患者基因组进 行深度测序和分析，实现精准医学和个
体化治疗策略的制定。
药物基因组学研究
通过测序技术分析药物在基因组水平 上的作用机制和个体差异，为药物研
01
罕见病基因突变分析
利用基因编辑技术对罕见病患者进行基因突变分析，为精准治疗提供依
据。
02
基因编辑技术在复杂疾病中的应用
针对复杂疾病的多个致病基因，利用基因编辑技术进行多靶点治疗，提
高治疗效果。
03
个性化治疗方案设计
根据患者基因突变情况，制定个性化的治疗方案，提高治疗的针对性和
有效性。
04
生物制药产业中基因编辑技术创 新发展动态
细胞治疗产品开发流程简介
细胞来源与选择
根据治疗需求，选择合适的细胞类型，如干细胞 、免疫细胞等。
细胞修饰与改造
利用基因编辑技术，对细胞进行基因修饰或改造 ，以增强其治疗效果或降低副作用。
ABCD
细胞培养与扩增
在体外环境下，对细胞进行培养、扩增，以获得 足够数量的治疗用细胞。
拓展应用领域
基因编辑技术有望在更多医学领 域得到应用，如罕见病治疗、器
官移植等。
国际合作与交流
全球范围内的科研机构和企业将 加强合作，共同推动基因编辑技
术的发展和应用。
战略建议提
01
加强技术安全性研究
加大对基因编辑技术安全性研究 的投入，确保技术的安全可控。
03
推动法规政策制定
积极参与国际法规政策的制定和 修订，为基因编辑技术的发展和
经过严格的临床试验和监管审批流程，确 保基因疗法药物的安全性和有效性得到科 学验证和官方认可。
下一代测序技术在药物研发中应用前景
精准医学与个体化治疗
通过下一代测序技术，对患者基因组进 行深度测序和分析，实现精准医学和个
体化治疗策略的制定。
药物基因组学研究
通过测序技术分析药物在基因组水平 上的作用机制和个体差异，为药物研
01
罕见病基因突变分析
利用基因编辑技术对罕见病患者进行基因突变分析，为精准治疗提供依
据。
02
基因编辑技术在复杂疾病中的应用
针对复杂疾病的多个致病基因，利用基因编辑技术进行多靶点治疗，提
高治疗效果。
03
个性化治疗方案设计
根据患者基因突变情况，制定个性化的治疗方案，提高治疗的针对性和
有效性。
04
生物制药产业中基因编辑技术创 新发展动态
细胞治疗产品开发流程简介
细胞来源与选择
根据治疗需求，选择合适的细胞类型，如干细胞 、免疫细胞等。
细胞修饰与改造
利用基因编辑技术，对细胞进行基因修饰或改造 ，以增强其治疗效果或降低副作用。
ABCD
细胞培养与扩增
在体外环境下，对细胞进行培养、扩增，以获得 足够数量的治疗用细胞。
基因编辑技术和原理讲述 ppt课件
连接而成的ZFN可识别24 bp的特异性序列，由此揭开了ZFN
在基因组编辑中的应用。
PPT课件
9
ZFN 由锌指蛋白(ZFP)和 FokⅠ核酸内切酶组成。其中，由 ZFP 构成的 DNA 识别域能识别特异位点并与之结合，而由FokⅠ构成 的切割域能执行剪切功能，两者结合可使靶位点的双链DNA 断裂 (DSB)。于是， 细胞可以通过同源重组(HR)修复机制和非同源末 端连接(NHEJ)修复机制来修复 DNA。HR 修复有可能会对靶标位 点进行恢复修饰或者插入修饰，而 NHEJ 修复极易发生插入突变 或缺失突变。两者都可造成移码突变，因此达到基因敲除的目的。
端连接和同源重组修复 两条途径。
PPT课件
4
• 1.非同源末端连接（NHEJ ）是一种低保真度的修
复过程，断裂的DNA 修复重连的过程中会发生碱基随
机的插入或丢失，造成移码突变使基因失活,实现目的
基因敲除。如果一个外源性供体基因序列存在，NHEJ
机制会将其连入双链断裂DSB 位点，从而实现定点的
基因敲入。
录的 sgRNA 折叠成特定的三维结构后与 Cas9 蛋白形
成复合体, 指导 Cas9 核酸内切酶识别特定靶标位点,
在 PAM 序列上游处切割 DNA 造成双链 DNA 断裂, 并
启动 DNA 损伤修复机制. 从不同菌种中分离的
CRISPR/Cas 系统, 其 CrRNA(或者是人工构建的sgRNA)
PPT课件
6
基因编辑原理
PPT课件
7
基因编辑技术的种类
目前主要有 3 种基因编辑技术， 分别为： 人工核酸酶介导的锌指核酸酶(zinc- finger nucleases，ZFN)
技术； 转录激活因子样效应物核酸酶(transcription activator- like
基因编辑技术PPT(完美版)
是感染细菌的一类病毒 ，寄生于细菌中，并能溶解 细菌细胞，故称噬菌体。
噬 菌 体 生 活 周 期
3、酵母 酵母人工染色体（YAC）：用于大片段DNA的克隆。
4、病毒
第五节 重组DNA技术
目的基因的获取
↓
克隆载体的选择
↓
目的基因与载体 连接成重组DNA
↓
重组DNA导入受体菌
↓
重组体的筛选
↓
克隆基因的表达
5、末端转移酶 催化单脱氧核苷酸转移到DNA3`-端羟基上。 应用：探针标记，标记测序以及制备人工黏性末端。
6、T4多聚核苷酸激酶 催化多聚核苷酸5ˊ羟基末端磷酸化。 用途：⑴放射性标记DNA的5`端
⑵使缺少5`-磷酸基的DNA磷酸化用于连接反应。 7、S1核酸酶
单链核酸内切酶，降解单链DNA或RNA。
清楚的原核生物、噬菌体及病毒等基因组， 可直接用限制性内切酶消化后，通过分离获 得目的基因。
2； 待测DNA序列使用M13噬菌体。
3、目的基因与载体的连
接
原理(应用DNA同源重组原理)：通过外源载体和内源靶位点相同的核苷酸序列之间的同源重组,使外源DNA定点整合到靶细胞的特定的
克隆位 点，MCS）。
5、具有较高的遗传稳定性。
3、常用载体
质粒DNA、噬菌体DNA、病毒DNA、酵母DNA
这些载体均需经人工构建，除去致病基因，并赋 予一些新的功能：如有利于进行筛选的标志基因、单一 的限制酶切点等。
1、质粒（plasmid）:
质粒为细菌染色体之外一些能独立复制并保持稳定 遗传的复制子。结构上，它是一种双链闭合环状的 DNA分子。
应用广泛，能在DNA分子内部的特异位点，识别和切割双链DNA，其切割位点的序列可知、固定。 是指在基因水平上，将目的DNA在体外重组于能自我复制的载体DNA分子上，然后将重组DNA导入宿主细胞中进行增生，以获得大量
噬 菌 体 生 活 周 期
3、酵母 酵母人工染色体（YAC）：用于大片段DNA的克隆。
4、病毒
第五节 重组DNA技术
目的基因的获取
↓
克隆载体的选择
↓
目的基因与载体 连接成重组DNA
↓
重组DNA导入受体菌
↓
重组体的筛选
↓
克隆基因的表达
5、末端转移酶 催化单脱氧核苷酸转移到DNA3`-端羟基上。 应用：探针标记，标记测序以及制备人工黏性末端。
6、T4多聚核苷酸激酶 催化多聚核苷酸5ˊ羟基末端磷酸化。 用途：⑴放射性标记DNA的5`端
⑵使缺少5`-磷酸基的DNA磷酸化用于连接反应。 7、S1核酸酶
单链核酸内切酶，降解单链DNA或RNA。
清楚的原核生物、噬菌体及病毒等基因组， 可直接用限制性内切酶消化后，通过分离获 得目的基因。
2； 待测DNA序列使用M13噬菌体。
3、目的基因与载体的连
接
原理(应用DNA同源重组原理)：通过外源载体和内源靶位点相同的核苷酸序列之间的同源重组,使外源DNA定点整合到靶细胞的特定的
克隆位 点，MCS）。
5、具有较高的遗传稳定性。
3、常用载体
质粒DNA、噬菌体DNA、病毒DNA、酵母DNA
这些载体均需经人工构建，除去致病基因，并赋 予一些新的功能：如有利于进行筛选的标志基因、单一 的限制酶切点等。
1、质粒（plasmid）:
质粒为细菌染色体之外一些能独立复制并保持稳定 遗传的复制子。结构上，它是一种双链闭合环状的 DNA分子。
应用广泛，能在DNA分子内部的特异位点，识别和切割双链DNA，其切割位点的序列可知、固定。 是指在基因水平上，将目的DNA在体外重组于能自我复制的载体DNA分子上，然后将重组DNA导入宿主细胞中进行增生，以获得大量
基因编辑技术课件
Editas宣布的2017年人体实验激动人心之处在于，这有可能是首次体内（in vivo）基因编辑试验。这项研究成功的意义在于，将CRISPR基因编辑“工具”装载到病毒体内，再把病毒注射到患处，CRISPR可以自行对患病部位进行基因改造。那么以后治疗Layla那样的白血病，不用分离T细胞了，直接将改造好的病毒注射到骨髓，就直接将基因异常的骨髓修复了，或者是直接整合目标基因加强其战斗力。这样一来，很多大手术就会变成微创手术，带来的好处是难以估量的。
根据CRISPR/Cas 系统这一特性，将其用于设计人工的核酸内切酶(engineered endonuclease，EEN)，用来对我们感兴趣的基因位点进行修饰． 三类 CRISPR/Cas 系统中TypeⅡ型系统的核糖核蛋白复合物相对简单，除crRNA 和tracrRNA 外，只有Cas9 一个蛋白．目前，产脓链球菌(Streptococcus pyogenes SF370)的TypeⅡ型系统是被改造的最为成功的人工核酸内切酶。
利用同源重组机制对基因进行定向失活是为基因功能评估提供信息的有力手段。但是这一技术的应用有几个限制因素，包括遗传工程组件插入目标位点的效率低、筛选过程费时费力、有可能产生不利的突变效应等。
RNAi基因靶向敲除技术给研究者提供了快捷、廉价而且可以开展高通量研究的新方法，但是， RNAi的基因敲除效果还不够彻底，每次试验以及每个实验室的试验结果都会有差异，另外还存在不可预知的脱靶情况，所以只能够用于需要暂时抑制基因功能的试验当中。
第一代人工核酸内切酶：锌指核酸内切酶（zinc finger endonuclease, ZFN )，锌指是一类能够结合DNA的蛋白质，人类细胞的转录因子中大约有一半含有锌指结构，ZFN是将锌指蛋白与核酸内切酶Fok I融合形成的核酸内切酶，利用它可以在各种复杂基因组的特定位置制造DNA的双链切口。
根据CRISPR/Cas 系统这一特性，将其用于设计人工的核酸内切酶(engineered endonuclease，EEN)，用来对我们感兴趣的基因位点进行修饰． 三类 CRISPR/Cas 系统中TypeⅡ型系统的核糖核蛋白复合物相对简单，除crRNA 和tracrRNA 外，只有Cas9 一个蛋白．目前，产脓链球菌(Streptococcus pyogenes SF370)的TypeⅡ型系统是被改造的最为成功的人工核酸内切酶。
利用同源重组机制对基因进行定向失活是为基因功能评估提供信息的有力手段。但是这一技术的应用有几个限制因素，包括遗传工程组件插入目标位点的效率低、筛选过程费时费力、有可能产生不利的突变效应等。
RNAi基因靶向敲除技术给研究者提供了快捷、廉价而且可以开展高通量研究的新方法，但是， RNAi的基因敲除效果还不够彻底，每次试验以及每个实验室的试验结果都会有差异，另外还存在不可预知的脱靶情况，所以只能够用于需要暂时抑制基因功能的试验当中。
第一代人工核酸内切酶：锌指核酸内切酶（zinc finger endonuclease, ZFN )，锌指是一类能够结合DNA的蛋白质，人类细胞的转录因子中大约有一半含有锌指结构，ZFN是将锌指蛋白与核酸内切酶Fok I融合形成的核酸内切酶，利用它可以在各种复杂基因组的特定位置制造DNA的双链切口。
CRISPR_Cas9_基因编辑技术简介 ppt课件
2020/12/27
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
2020/12/27
7
2.CRISPR/Cas系统结构
2.2CRISPR结构：
CRISPR是一种特殊的DNA 重复序列家族，广泛分布于细菌 和古细菌基因组中。CRISPR位点通常由短的高度保守的重复序 列(repeats)组成，重复序列的长度通常为21--48bp，重复序列之 间被26--72bp间隔序列(spacer)隔开。CIRSPR通过这些间隔序列 (spacer)与靶基因进行识别。
Cas9是一种核酸内切酶,其具有：RuvC和HNH两个内切酶活性中心 Jinek等发现Cas9在细菌和试管里对双链DNA具有强烈的切割能 力,但是这种切割能力需要的crRNA和tracrRNA介导。
2020/12/27
12
4.CRISPR/Cas9系统
Jinek等创造性的把crRNA和部分tracrRNA融合成一条嵌合的RNA 链,使其同时具有crRNA和tracrRNA的特性,随后的切割实验表明, 这条嵌合的RNA同样可以引导Cas9切割目标DNA。现在普遍使用 的都是crRNA和全长tracrRNA 融合体,简称 sgRNA (single guide RNA)
2020/12/27
16
4.CRISPR/Cas9系统
2020/12/27
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4.CRISPR/Cas9系统
临床医学技术培训PPT基因编辑技术
伦理挑战
人类基因编辑的道德问题
01
基因编辑技术应用于人类胚胎可能导致对人类生命的干预和操
纵，引发伦理争议。
基因歧视
02
基因编辑技术可能加剧社会不平等和基因歧视现象，对个体和
社会产生负面影响。
跨物种基因编辑的伦理问题
03
对非人类动物进行基因编辑可能引发对动物权益和福利的伦理
问题。
前景展望
疾病治疗和预防
案例一
总结词
CRISPR技术为遗传性疾病的治疗提供了革命性的方法，通过精确地编辑人类基因组，纠正缺陷基因，达到治愈 的目的。
详细描述
CRISPR技术利用一种名为Cas9的核酸酶，能够高精度地定位和编辑DNA序列。在遗传性疾病治疗中，CRISPR 可以精确地找到并修复缺陷基因，从而达到根治疾病的目的。目前，CRISPR已经在多种遗传性疾病的治疗中取 得了显著成果，包括囊性纤维化、镰状细胞贫血等。
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基因编辑技术有望用于治疗遗 传性疾病和某些难以治愈的疾
病，提高人类健康水平。
精准医疗
基因编辑技术将推动精准医疗 的发展，实现个体化治疗和预 防。
农业领域的应用
基因编辑技术有望改善农作物 产量和抗逆性，提高农业生产 效率。
科学研究
基因编辑技术将促进生命科学 领域的基础和应用研究，推动
科学进步。
05
案例分享
再生医学
细胞治疗
基因编辑技术可以用于细胞治疗 ，通过修改干细胞或祖细胞，培 养出具有特定功能的细胞，用于 替代或修复受损的组织和器官。
组织工程
利用基因编辑技术，可以构建出 具有特定功能的组织或器官，用
于移植治疗。
生长发育调控
基因编辑技术ppt课件模板
全球范围内的合作与竞争
基因编辑的全球普及
据估计，到2025年，全球基因编辑市场规 模将达到113亿美元。
中国在基因编辑领域的迅速崛起
中国的基因编辑研究论文数量在过去五年 内增长了180%，位列全球第二。
美国在基因编辑领域的领先地位
美国拥有全球最多的基因编辑专利（占46%） 和研究机构（占27%）。
基因编辑技术的伦理争议
全球范围内，有69%的人认为基因编辑技术 的使用应该受到严格监管。
基因编辑的社会影响和政策制定
基因编辑的医疗应用 根据《Nature Biotechnology》的数据，全球已有30多个国家在临床实 验中使用CRISPR技术，为治疗遗传性疾病提供可能。 基因编辑的社会伦理问题 2018年一项调查显示，74%的人认为基因编辑应用于胚胎是不道德的， 反映出公众对基因编辑的社会伦理担忧。
01.
基因编辑技术的历史发 展
20世纪60年代：基因编辑的 初步探索
1962年：基因编辑的开端 科学家在实验中首次发现可以通过人工手段改变DNA序列，标志着基 因编辑技术的诞生。 1970s：限制性内切酶的出现 科学家们发现了一种名为限制性内切酶的蛋白质，它可以精确切割 DNA，为基因编辑提供了工具。 1980s：基因克隆技术的发展 通过基因克隆技术，科学家们可以大量复制特定的DNA片段，使得基 因编辑的研究得以深入。
TALEN技术
基因编辑技术的应用广泛 基因编辑技术在农业、生物研究等领域有广泛应用，据统计，2019年全球基因编辑市场规模达到4.7亿美元。 TALEN技术的优势显著 TALEN技术具有精度高、操作简便等优点，被《科学》杂志评为2012年年度十大科技进展之一。
常用的基因编辑技术:ZFN技术
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基因编辑原理
基因编辑技术的种类
目前主要有 3 种基因编辑技术， 分别为： 人工核酸酶介导的锌指核酸酶(zinc- finger
nucleases，ZFN)技术； 转录激活因子样效应物核酸酶(transcription
activator- like effector nucleases，TALEN)技术； RNA 引导的 CRISPR- Cas 核酸酶技术
目前， TALEN 已经成功应用于酵母、 哺乳 动物和植物的位点特异性基因打靶， 与锌指 核酸酶系统相比有较大的应用优势， 但仍然 有些问题需要解决，例如:脱靶效应、TALEN 与基因组进行特异结合与染色体位置及邻近 序列有关等。
突变或缺失突变。两者都可造成移码突变，因此达到基因敲除的 目的。
ZFN 诱导的基因组编辑技术可应用于很多物种 及基因位点，具有较好的发展潜力。但是目前有 3 个方面的缺陷制约了该技术的推广:(1)以现有 的策略设计高亲和性的 ZFN， 需要投入大量的 工作和时间;(2)在细胞中持续表达 ZFN 对细胞有 毒性;(3)虽然三联体设计具有一定特异性，但仍 然存在不同程度的脱靶效应。
传统的动物育种方法受到种源的限制，其程 需要耗费大量的人力、物力和财力，经历漫 长的培育过程。而且不同种间的杂交很困难， 育种成果很难取得突破性进展。
基因编辑的研究背景
现代动物分子育种中，分子标记技术能够定位与经 济性状相关的分子标记，锁定基因与性状的对应关 系，从而快捷可靠地对动物后代进行筛选。但是， 利用分子标记技术辅助筛选，改良的程度依然受限 于品种自身已有的基因。 所以，利用基因工程技术进行品种改良，可以突破 种源的限制及种间杂交的瓶颈，获取新品种，因此 分子育种更为本质FokⅠ核酸内切酶组成。其中，由 ZFP 构成的 DNA 识别域能识别特异位点并与之结合，而由FokⅠ构 成的切割域能执行剪切功能，两者结合可使靶位点的双链DNA 断裂(DSB)。于是， 细胞可以通过同源重组(HR)修复机制和非同 源末端连接(NHEJ)修复机制来修复 DNA。HR 修复有可能会对靶 标位点进行恢复修饰或者插入修饰，而 NHEJ 修复极易发生插入
基因编辑技术的概念和原理
什么是基因编辑技术？
基因编辑是指对基因组进行定点修饰的一项 新技术。利用该技术，可以精确地定位到基 因组的某一位点上， 在这位点上剪断靶标 DNA 片段并插入新的基因片段。此过程既模 拟了基因的自然突变， 又修改并编辑了原有 的基因组， 真正达成了“编辑基因” 。
基因编辑的研究背景
基因编辑原理
非同源末端连接（NHEJ ）是一种低保真度的修 复过程，断裂的DNA 修复重连的过程中会发生 碱基随机的插入或丢失，造成移码突变使基因失 活,实现目的基因敲除。如果一个外源性供体基 因序列存在，NHEJ 机制会将其连入双链断裂 DSB 位点，从而实现定点的基因敲入。
基因编辑原理
同源重组修复（HR） 是一种相对高保真度的修 复过程，在一个带有同源臂的重组供体存在的情 况下，供体中的外源目的基因会通过同源重组过 程完整的整合到靶位点，不会出现随机的碱基插 入或丢失。如果在一个基因两侧同时产生DSB， 在一个同源供体存在的情况下，可以进行原基因 的替换。
2. TALEN 基因组编辑技术
2009 年，研究者在植物病原体黄单胞菌(Xanthomonas) 中发现一种转录激活子样效应因子，它的蛋白核酸结 合域的氨基酸序列与其靶位点的核酸序列有较恒定的 对应关系。随后，TALE特异识别 DNA 序列的特性被 用来取代 ZFN技术中的锌指蛋白。它可设计性更强， 不受上下游序列影响，具备比ZFN 更广阔的应用潜力。
TALENs 包含两个 TALEN 蛋白, 每个 TALEN 都是由 TALE array 与 FokⅠ融合而成. 其中一个 TALEN 靶向正义链上靶标 位点, 另一个则靶向反义链上的靶标位点. 然后 FokⅠ形成二 聚体, 在靶向序列中间的 spacer 处切割 DNA, 造成双链 DNA 断裂, 随后细胞启动 DNA 损伤修复机制. 针对不同的TALEN 骨架, 其最适宜的spacer长度不同, 其长度范围一般为12~20 bp. 实验结果表明, TALENs在靶向DNA时, 第一个碱基为 T 时其 结合效果更佳。
(CRISPR- Cas RGNs)。
1. ZFN 基因组编辑技术
ZFN 技术是第一代基因组编辑技术，其功能的实现是 基于具有独特的DNA序列识别的锌指蛋白发展起来的。 1986年Diakun 等首先在真核生物转录因子家族的 DNA 结合区域发现了Cys2- His2锌指模块，到1996年， Kim等首次人工连接了锌指蛋白与核酸内切酶。2005 年，Urnov等发现一对由4个锌指连接而成的ZFN可识 别24 bp的特异性序列，由此揭开了ZFN在基因组编辑 中的应用。
基因编辑的研究背景
目前，获得突变体的常见方法是利用T- DNA 或转座子构建大规模的随机插入突变体库， 但是构建覆盖全基因组的饱和突变体库需要 的工作量大且耗费的时间长。而通过定点突 变的方法使目的基因完全失活，是一种最直 接有效的研究特定基因功能的方法。
基因编辑的研究背景
近年来，随着高特异性及更具操作性的人工 核酸酶的出现和技术体系的完善，基因组编 辑技术获得了飞速发展，并将靶向基因操作 推向高潮，使得定点基因敲除、敲入变得更 为简单且高效。
基因编辑的优势
与传统的以同源重组和胚胎干细胞(embryonic stem cell，ES)技术为基础的基因打靶技术相 比，基因编辑新技术保留了可定点修饰的特 点，可应用到更多的物种上，效率更高，构 建时间更短，成本更低。
基因编辑原理
现代基因组编辑技术的基本原理是相同的，即 借助特异性 DNA 双链断裂( DNA double-strand breaks DSBs) 激活细胞天然的修复机制，包括 非同源末端连接( NHEJ)和同源重组修复(HDR) 两条途径。