起源和背景故事：
成簇的规律间隔短回文重复序列，或“CRISPR”（发音为“crisper”）是一种细菌防御机制，是 CRISPR-Cas9 基因组编辑技术的基础。术语“CRISPR”或“CRISPR-Cas9”经常在基因组工程领域非正式使用，指的是众多 CRISPR-Cas9 和 -CPF1（及其他）系统，这些系统可以编程为针对特定的遗传密码片段并在精确位置编辑 DNA，以及用于其他用途，例如开发新的诊断工具。这些技术允许永久修改活细胞和动物中的基因。将来，它可能允许纠正人类基因组中的特定突变以治疗由遗传原因引起的疾病。
研究人员从未想过能够如此快速轻松地改变活细胞的遗传密码。CRISPR 就像一把剪刀，可以精确地删除、插入或编辑细胞内特定的 DNA 片段，从而使这成为可能。这种革命性的基因编辑工具是出于对细菌如何抵抗病毒的好奇而作为一项附带项目而发现的。Jennifer Doudna 博士和 Emmanuelle Charpentier 博士因其在 CRISPR 方面的工作获得了 2020 年诺贝尔医学奖。一年前，美国开始了首个 CRISPR 癌症免疫疗法临床试验，并且正在对 CRISPR 癌症治疗进行更多研究。此外，试验开始直接在体内测试 CRISPR。虽然 CRISPR 改变了游戏规则，但它也有局限性，关于基因编辑的伦理争论仍在继续。但有一件事是肯定的：CRISPR 是一种强大的工具，有可能极大地推动癌症研究的发展。
在过去十年中，CRISPR 已从一个缩写词演变为一个动词，彻底改变了生物医学研究的开展方式以及细胞生物学所有元素的研究方式。在癌症研究中，CRISPR 和相关方法为我们打开了一扇窗户，让我们了解非编码基因组、肿瘤异质性和癌症生物学知识中曾经无法克服的问题。它们还揭示了有关治疗弱点的新信息。由于肿瘤细胞中的基因组改变会导致癌症，因此 CRISPR/Cas9 可用于癌症研究以修改基因组，以研究致癌和发展的机制。由于取得了令人印象深刻的成果，CRISPR/Cas9 系统近年来在癌症研究和治疗中的应用越来越频繁。
Data Bridge Market Research 分析了 2022-2029 年预测期内全球成簇规律散布短回文重复序列 (CRISPR) 市场的增长率。在上述预测期内，全球骨髓活检市场的预期复合年增长率趋于 10.7% 左右。2021 年市场价值为 7.6239 亿美元，到 2029 年将增长至 17.1933 亿美元。由于对生物技术和制药企业的倾向日益增加，北美是主导地区。
要了解有关该研究的更多信息，请访问： https://www.databridgemarketresearch.com/zh/reports/global-clustered-regularly-interspersed-short-palindromic-repeats-crispr-market
CRISPR：2013 年出现的技术
CRISPR 提供的便利性使其成为癌症和临床生物学研究中的主流技术。自从科学家们了解到 DNA 突变是癌症的根本原因以来，他们一直在寻找一种简单的技术来通过修改 DNA 来逆转这些改变。尽管多年来已经创建了许多基因编辑技术，但没有一种符合快速、简单且经济实惠的技术标准。但在 2013 年，几项研究表明，一种名为 CRISPR 的基因编辑工具可以像一把精细调节的简单剪刀一样修改人类细胞的 DNA。这项新技术极大地改变了科学界什么是可能的，什么是不可能的。当 CRISPR 出现在世界各地实验室的货架和冰箱里时，癌症研究人员立即抓住了使用 CRISPR 的可能性。
就像科学和健康领域的许多其他发现一样，CRISPR 的灵感来自大自然。在这种情况下，这一概念源自某些生物（如细菌）的一种简单防御机制。这些微生物会抓住入侵者的 DNA 片段，并将其存储为称为 CRISPR 的片段，或成簇的规律散布的短回文重复序列，以抵御病毒等入侵者。如果同一细菌再次试图攻击，这些 DNA 片段（转化为短 RNA 片段）会帮助一种名为 Cas 的酶定位并切割入侵者的 DNA。
当这种防御机制被发现时，研究人员意识到它可以用作一种灵活的基因编辑工具。多个研究小组成功地将这种方法应用于几年内几乎任何 DNA 区域，最初是在其他细菌细胞中，最终在人类细胞中。实验室中的 CRISPR 工具由两个关键组件组成：向导 RNA 和 DNA 切割酶，最常见的是 Cas9。科学家创建向导 RNA 来镜像要改变的基因的 DNA（称为目标）。正如其名称所示，向导 RNA 与 Cas 合作并将 Cas 引导至目标。当向导 RNA 和 DNA 对齐时，目标基因的 DNA 被 Cas 切割。
根据所使用的 CRISPR 工具，下一步会有所不同。在极少数情况下，目标基因的 DNA 在修复过程中受损，导致基因失活。其他 CRISPR 变体允许更精确的基因编辑，例如添加新的 DNA 片段或修改单个 DNA 字母。此外，研究人员还利用 CRISPR 寻找特定目标，如癌细胞中的 RNA 和致癌病毒中的 DNA。CRISPR 最近被用作寻找新型冠状病毒的实验测试。但问题是， CRISPR 与其他基因组编辑工具相比如何？
目前使用的其他基因组编辑方法正在被 CRISPR-Cas9 取代，事实证明 CRISPR-Cas9 更有效、适应性更强。与其他工具相比，CRISPR-Cas9 系统不需要与单独的切割酶配对，因为它能够自行切割 DNA 链。此外，它们可以快速与定制的“引导”RNA (gRNA) 序列配对，从而将它们引导至 DNA 目标。这些 gRNA 序列之前已经生产了数以万计，可供科学界使用。CRISPR-Cas9 与其他基因编辑技术的另一个区别在于它能够同时靶向多个基因。
宾夕法尼亚大学于 2019 年开始在美国进行首次 CRISPR 抗癌药物试验。该研究由 NCI 部分支持，研究一种免疫疗法，即对患者自身的免疫细胞进行基因改造，以更有效地“发现”和消灭癌症。作为治疗的一部分，对 T 细胞（具有消灭癌症能力的免疫细胞）进行了四项基因改造。
首先，加入合成基因使 T 细胞具备爪状蛋白（称为受体），该蛋白可以“看到”某些癌细胞上的化学物质 NY-ESO-1。然后，使用 CRISPR 删除三个基因，其中两个基因可能会干扰 NY-ESO-1 受体，一个基因会削弱细胞对抗癌症的能力。在将最终产品（也称为 NYCE T 细胞）注入患者体内之前，已经生产了大量产品。这项研究旨在确定 CRISPR 疗法的安全性。两名患有晚期多发性骨髓瘤的患者和一名患有转移性肉瘤的患者接受了测试。T 细胞疗法的靶标 NY-ESO-1 存在于这三名患者的肿瘤中。
初步研究表明该疗法是安全的。虽然存在一些副作用，但研究人员认为这些副作用可能是由患者之前接受的化疗引起的。没有证据表明 CRISPR 编辑的细胞引发了免疫反应。
所有四种靶向基因修饰仅存在于治疗中使用的约 10% 的 T 细胞中。此外，所有三名患者的编辑细胞都含有脱靶改变。Stadtmauer 博士观察到，没有一个脱靶编辑细胞以表明它们已经发展成癌症的方式扩张。患者体内的癌症在治疗后几乎没有变化。两名患者的肿瘤（一名患有多发性骨髓瘤，另一名患有肉瘤）在一段时间内停止生长，然后再次开始生长。对于第三名患者，该程序完全没有效果。
CRISPR 的局限性
CRISPR 已经成为癌症研究人员的首选方法，因为它比其他基因编辑技术更具优势。人们也乐观地认为它将在癌症治疗中发挥作用。但 CRISPR 存在缺陷，由于这些缺点，许多科学家不愿将其用于人类。
图：CRISPR 的局限性
- 脱靶编辑- 脱靶编辑，即 CRISPR 在目标基因之外进行 DNA 切割，是一个严重的缺陷。正如 2002 年的一项基因治疗研究中所发生的那样，科学家们担心这种无意的改变可能是有害的，可能会导致细胞恶性转化。有人担心，如果 [CRISPR] 开始破坏基因组的随机区域并导致细胞开始以奇怪的方式组合在一起，它可能会导致癌症。然而，研究人员通过修改 Cas 和引导 RNA 结构，提高了 CRISPR 选择性切割目标的能力。
- 复杂程序- 将 CRISPR 组件放入细胞的挑战是另一个可能的障碍。利用病毒来完成这项任务是最流行的方法。病毒已被改造为包含向导 RNA 和 Cas 基因，而不是致病基因。将 CRISPR 引入实验室培养的细胞是一回事，但将其引入人体细胞则是另一回事。一些携带 CRISPR 的病毒可以感染多种细胞类型，因此它们可能会修改肌肉细胞，而预期目标是肝细胞。研究人员正在研究各种策略，以精确地将 CRISPR 应用于人体中的特定细胞或器官。一些人正在测试仅影响一个器官（例如肝脏或大脑）的病毒。其他人已经生产出称为纳米胶囊的微小物体，旨在将 CRISPR 元素递送到特定细胞。
- 免疫系统限制- 人们还担心人体（尤其是免疫系统）会如何应对携带 CRISPR 的病毒或 CRISPR 成分本身，因为 CRISPR 最近才在人体上进行测试。有些人担心，如果免疫系统攻击 Cas（一种人体不熟悉的细菌酶），它可能会摧毁 CRISPR 编辑的细胞。二十年前，一名患者因免疫系统猛烈攻击携带他接受的基因疗法的病毒而去世。另一方面，较新的基于 CRISPR 的策略依赖于似乎比早期基因治疗中使用的病毒更安全的病毒。
- 编辑身体事故- 另一个重要问题是，改变身体细胞可能会无意中改变精子或卵细胞，这些细胞可以传给后代。然而，在几乎所有针对人类的 CRISPR 实验中，患者细胞都是在体外取出并进行修改的。由于它可以比试图修改体内细胞更精确地进行调控，因此“体外”方法被认为更安全。然而，一项正在进行的研究正在探索直接在患有莱伯先天性黑蒙症（一种导致失明的遗传性疾病）的人的眼睛中进行 CRISPR 基因编辑。
结论与未来：
CRISPR 发音为“crisper”，是一种尖端的癌症治疗和基因编辑工具，可通过切割和粘贴来修复受损的 DNA。切割 DNA 可以关闭特定基因、消除致癌突变或解决生产问题。制药商 AbbVie 和 Caribou Biosciences 于 2021 年 2 月宣布，他们将使用 CRISPR 来增强 CAR T 细胞疗法，该疗法可对患者的 T 细胞（白细胞）进行基因改造以对抗癌症。CRISPR 基因编辑需要数月而不是一年或两年的时间才能对 T 细胞进行基因改造，这使其成为一种潜在的癌症治疗新技术。因此，患者可以更快地接受治疗。
基因医学具有突破性的潜力。修改特定的 DNA 序列可以改变人体对抗癌症的方式。这项技术可以提高治疗的特异性并降低癌症复发的可能性，给患者带来希望。科学家可以从肿瘤 DNA 中去除耐药基因。因此，化疗将更有效，并可以防止突变转变为恶性肿瘤，改善癌症患者的生活质量。医生还可能使用 CRISPR 技术切除致癌基因并筛查患者是否存在高风险 DNA 异常。2019 年，基于 CRISPR 的癌症临床研究开始起步。他们专注于增强当前的肺癌疗法，包括化疗。
CRISPR 使研究人员能够修改 DNA，以改善癌症治疗方案或预防癌症。由于基因医学的发展，未来将有可能为癌症患者提供更多个性化治疗方案和更好的预后。目前已有更多 CRISPR 开发的癌症疗法正在进行临床试验。CRISPR 设计的 CAR T 细胞疗法是另一种免疫疗法，目前正在进行一些试验。例如，一家公司正在对多发性骨髓瘤和 B 细胞恶性肿瘤患者测试 CRISPR 设计的 CAR T 细胞。
关于 CRISPR 在癌症研究和治疗方面的所有潜在应用，仍有许多未解问题。但有一点是肯定的：该行业发展非常迅速，该技术的新用途不断涌现。
全球 CRISPR 基因检测和诊断具有支持作用，旨在减轻症状的严重程度。Data Bridge Market Research 分析，CRISPR 基因检测和诊断市场将在 2022 年至 2029 年期间以 19.5% 的复合年增长率增长。CRISPR 基因检测和诊断市场根据六个细分市场细分：类别、产品和服务、应用、工作流程、最终用户和分销渠道。
要了解有关该研究的更多信息，请访问： https://www.databridgemarketresearch.com/zh/reports/global-crispr-gene-detection-and-diagnostic-market
