CRISPR基因组手术在干细胞和疾病组织中的应用
CRISPR Genome Surgery in Stem Cells and Disease Tissues
作者：Stephen H. Tsang
出版：ACADEMIC PRESS
索书号：Q784/C649/2022/Y
ISBN: 978- 0-367-39213-0
藏书地点：武大外教中心
CRISPR，Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats，是成簇规律间隔短回文重复序列的缩写。它是微生物体内的一种天然“免疫系统”，当病毒入侵细菌时，细菌能够捕捉到外来的遗传物质片段并且将其整合到自身基因组的CRISPR序列中，随后通过Cas核酸酶精准切断病毒DNA，抵御病毒入侵。
早在1987年，Nakata研究组在大肠杆菌(Escherichia coli)的基因组中首次发现了一个特殊的重复间隔序列--(在位于iap的3'端存在含有29个碱基的高度同源序列重复性出现，且这些重复序列被含32个碱基的序列间隔开)。随后，陆续有研究指出类似序列存在于多种细菌、古菌；在2000年,Mojica和同事通过比对在其他20多种细菌和古菌中也发现了这一特殊序列，因其高度保守性，猜测这段序列一定有重要的生物学功能。而CRISPR一词正式登上历史舞台是在2002年。Jansen实验室通过生物信息学分析，发现这种新型DNA序列家族只存在于细菌及古生菌中，而在真核生物及病毒中没有被发现，并将这种序列称为规律间隔成簇短回文重复序列CRISPR。他们将临近CRISPR locus的基因命名为cas (CRISPR-associated)，并发现了4个cas基因(cas1, cas2, cas3, cas4)。
RNA引导的化脓性链球菌Cas9 (SpCas9)核酸酶的发现和应用，彻底改变了基因编辑平台。然而，在最近的研究中使用SpCas9发现了一些缺陷，如其高水平的诱变活性，严格的原间隔邻近基序(PAM)要求，以及较大的尺寸。随着CRISPR(成簇规律间隔短回文重复序列)-Cas系统的信息越来越多，Cas9已被设计成能够更高效地修饰其活性和目标识别残基。例如，近年来，研究人员设计了具有增强靶点特异性、新型PAM识别、基因组和表观基因组修饰活性以及碱基编辑能力的变体。随着Cas工具箱的扩展，Cas9同源序列的优势特性，如更小的体积或更高的效率，在基因编辑应用中显示出与SpCas9相同或更大的成功。这些变异也被重新设计为增强或改变的酶，以获得更精确和有效的结果。本书旨在回顾目前关于SpCas9及其变体和Cas同源基因的知识，以优化基因编辑协议和治疗策略。
CRISPR/Cas作为基因编辑系统被应用最早开始于2012年两位女神的强强联合，也就是2020的诺奖得主Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier。她们通过体外实验证明成熟的crRNA通过碱基互补配对与tracrRNA形成特殊的双链RNA结构，指导cas9蛋白在目标DNA上引起双链断裂。在与crRNA指导序列互补的位点，cas9蛋白的HNH核酸酶结构域切割crRNA的互补链，而cas9蛋白RuvC样结构域切割非互补链。当双tracrRNA：crRNA被嵌合到一条RNA时，同样可以指导cas9切割双链DNA。她们的研究证明，在双链RNA指导下切割双链DNA断裂的内切酶家族并揭示了CRISPR/Cas系统在RNA指导下进行基因编辑的巨大潜力。
锌指核酸酶、转录激活因子样效应核酸酶和CRISPR/Cas9(成簇规律间隔短回文重复序列)引导内切酶允许位点特异性基因组编辑。每一项技术都具有巨大的治疗潜力，正在进行的研究已经显示了它们在哺乳动物和人类干细胞中对各种疾病的治疗潜力。这些技术使用不同的方法在目标DNA位点引入双链断裂，然后根据修复途径的不同进行基因破坏或编辑。在这里，本书将回顾这三种基因工程技术。
CRISPR已经底改变了研究人员在体内和体外编辑基因组的方式。CRISPR获得了全球科学家和公众的关注，特别是在贺建奎使用CRISPR编辑了两个胚胎的CCR5基因后，这两个胚胎在2019年出生，发育成一对双胞胎女孩。通常情况下，研究人员和公众可能知道CRISPR是一种强大的基因编辑工具，但他们不知道CRISPR发现的细节，也不知道导致其在今天受到关注的里程碑案例。本书将从探索Francisco Mojica最初的CRISPR/Cas9发现开始，并以讨论当前使用这种多功能基因编辑工具的项目及其对未来的影响结束。
《CRISPR基因组手术在干细胞和疾病组织中的应用》一书于2022年由ACADEMIC PRESS出版，作者是Stephen H. Tsang。
《CRISPR基因组手术在干细胞和疾病组织中的应用》一书中，专家研究人员介绍了CRISPR作为一个新兴的基因编辑技术在生物学中的应用，讨论的主题主要包括九个章节，CRISPR的历史，CRISPR-Cas同源和变体，用CRISPR/Cas9, ZFNs和TALENs进行基因组工程，单导向RNA，CRISPR介导的密集突变，利用CRISPR和人类多能干细胞技术靶向阿尔茨海默病和相关痴呆症，角膜基因编辑，采用非同源端连接和同源定向修复治疗利伯氏先天性黑蒙和遗传性视网膜变性，人类干细胞基因编辑的伦理学。《CRISPR基因组手术在干细胞和疾病组织中的应用》一书从各个方面讲解了CRISPR基因编辑技术的原理与应用，旨在为想要进一步运用CRISPR技术进行基因编辑的研究人员提供简明易懂的介绍以及方法技术指导。
《CRISPR基因组手术在干细胞和疾病组织中的应用》一书作为分子遗传学专业研究读物，观点新颖独到，内容饱满详实、语言浅显易懂，除此之外，还包括一些其他的特点：
1、本书分为九个章节，概述了CRISPR技术、CRISPR-Cas同源基因、CRISPR基因组工程技术和基因编辑技术对遗传疾病的应用的历史。应用的例子有很好的前景，包括针对阿尔茨海默氏病和遗传性视网膜营养不良，以及进行性神经退行性疾病等。这本书总结了人类干细胞中基因编辑的伦理概述，把如此重要的科学进步将对社会的影响联系在一起。对于任何有兴趣了解人类基因编辑技术在再生医学中的力量和挑战的人来说，这是一本重要的读物。
2、每个部分都分为很多的小章节，每个章节都是由相关领域的专业人士所撰写，因此，本书讲解既详细又专业，我们能够从中了解到DNA损伤识别相关的专业知识以及最新的前沿进展。
总的说来，《CRISPR基因组手术在干细胞和疾病组织中的应用》一书为想要了解CRISPR基因编辑技术的原理与应用的人员提供了清晰的导读路径，作为分子遗传学领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。
本书目录：
致谢者名单
前言
第1章CRISPR的历史：从发现到现在
Christine
L. Xu and Stephen H. Tsang
第2章 CRISPR-Cas同源和变体
Margaret
E. Scollan
第3章 用CRISPR/Cas9, ZFNs和TALENs进行基因组工程
Angela
Y. Chang
第4章 单导向RNA：原理和设计
Angela
Y. Chang
第5章 CRISPR介导的密集突变：一种合理靶向多蛋白复合物和非编码基因组的工具
Falak
Sher
第6章 利用CRISPR和人类多能干细胞技术靶向阿尔茨海默病和相关痴呆症
Andrew
A. Sproul
第7章 角膜基因编辑
M.
Andrew Nesbit and C.B. Tara Moore
第8章 采用非同源端连接和同源定向修复治疗利伯氏先天性黑蒙和遗传性视网膜变性
Dong
Hyun Jo, Jin Hyoung Kim and Jeong Hun Kim
第9章 人类干细胞基因编辑的伦理学
Alangoya
Tezel
索引
胡萌欣 武汉大学生命科学学院 博士