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生物学最新前沿动态:2026年7月

最近的生物技术和医学研究取得了多项重要进展。科学家开发出一种新型 CRISPR 系统,能够精准杀死携带 p53 突变的癌细胞;更安全的“碱基编辑”技术在人类胚胎研究中显示出修复遗传病的潜力;首款 CRISPR 药物在治疗儿童遗传性血液病方面效果显著,但仍伴随风险。此外,实验室在培育人类精子和卵子方面取得初步成果,新的显微镜技术和合成细胞研究也突破了现有界限,同时欧盟也放宽了对基因编辑作物的监管。

攻克癌症的“圣杯”:靶向 p53 突变

大约一半的癌症都与 p53 蛋白突变有关。这种蛋白是人体的关键防癌卫士,它能在细胞 DNA 受损时暂停细胞活动以进行修复,或直接触发细胞自毁,防止其癌变。因此,修复或摧毁突变的 p53 一直是癌症治疗领域的终极目标。

然而,开发针对突变 p53 的药物极其困难,主要原因有:

  • p53 可能出现的 突变种类繁多
  • 突变后的 p53 蛋白表面光滑,缺少可供药物结合的明显“口袋”

由 CRISPR 技术先驱 Jennifer Doudna 的实验室发表的一篇新论文提出了全新思路。他们开发的 CRISPR-Cas12a2 系统不再试图修复蛋白,而是直接杀死携带突变的癌细胞。

这个系统能够识别出 p53 的突变 RNA,并切换到“破坏模式”,通过粉碎细胞的 DNA 来促使癌细胞“自杀”。

这种方法的引导工具具有高度特异性,仅靶向 RNA 中的单个碱基变化,不会影响健康细胞。药物通过特殊的 脂质纳米颗粒 递送,这些颗粒被设计为靶向肺部,并且可以同时携带多个引导工具,从而一次性治疗多种 p53 突变或其他致癌基因。

更安全的基因编辑:首个碱基编辑人类胚胎

几年前,标准的 CRISPR-Cas9 技术因其技术风险而备受争议。它通过切断 DNA 双链来进行编辑,但这种断裂修复困难,可能导致大段 DNA 甚至整个染色体的丢失。

现在,哥伦比亚大学的科学家尝试了一种更安全的方法:碱基编辑。这项技术只切断 DNA 的单链,并且只替换单个 DNA 碱基。对于许多由单字母突变引起的疾病,这种精确修复就已足够。研究团队在捐赠的人类胚胎中成功编辑了两个基因,发现编辑过程高效且没有引起 Cas9 技术中常见的染色体损伤。

不过,这项技术仍处于开发阶段,面临一些挑战:

  • 存在 罕见的脱靶编辑,即错误地编辑了目标之外的基因片段。
  • 效率并非百分之百,许多胚胎最终成为 遗传嵌合体,只有部分细胞携带了编辑后的基因。

这项技术虽然仍在开发中,但其理念有望纠正许多由单字母突变引起的先天性疾病。未来,在体外受精(IVF)过程中发现携带此类突变的胚胎,或许不再需要被丢弃,而是可以被修复。

首款 CRISPR 药物的三年进展

几年前获批的首款 CRISPR 药物 Exa-cel,用于治疗镰状细胞病和β-地中海贫血这两种遗传性血液病。该疗法通过 重新开启胎儿血红蛋白 的表达来解决问题。

具体流程是:医生先提取患者的造血干细胞,在体外用 CRISPR-Cas9 技术进行编辑,然后用化疗清除患者体内原有的干细胞,最后将编辑好的细胞输回体内。

最新的 3 期临床试验结果显示,在 5 至 11 岁的儿童中,大多数接受治疗的患儿 基本上被治愈。但治疗过程非常艰难,化疗药物(白消安)带来了严重的副作用,包括肝病,甚至有一名儿童死亡。未来的研究方向是开发新技术,以 跳过化疗步骤,直接在体内编辑细胞。

实验室培育的人类卵子和精子

两家生物技术公司分别报告称,他们在实验室中成功培育出了人类精子和不成熟的卵子。这项被称为 体外配子发生 (IVG) 的技术,旨在将成体细胞(如皮肤或血液细胞)“重编程”为多能干细胞,再诱导其发育成可用的卵子或精子。

  • Paterna Biosciences 公司声称,他们能从无精子症男性的睾丸中分离出干细胞,并在体外培育出成熟、功能性的精子。这些精子已成功制造出外观健康的人类胚胎。
  • Conception Biosciences 公司则表示,他们从干细胞中生成了 早期的人类卵细胞(初级卵母细胞)。

需要注意的是,这两项声明都 尚未在学术期刊上发表,实验数据也有限。目前的技术距离从普通体细胞全程制造出可孕育生命的卵子或精子还有很长的路要走。

治愈多发性骨髓瘤的竞赛

多发性骨髓瘤是一种骨髓浆细胞癌。近年来,治疗方法取得了巨大进步,尤其是利用免疫系统的疗法。

  • CAR-T 细胞疗法 (Carvykti):通过改造患者自身的 T 细胞来猎杀癌细胞。在 3 期试验中,约三分之一的复发或难治性患者在单次输注五年后仍无疾病进展,相当于 部分治愈
  • 双特异性抗体 (Talquetamab):这种“现成”的抗体药物像一座桥梁,一端抓住癌细胞,另一端抓住 T 细胞,帮助患者自身的免疫系统杀死癌症。

最新的 3 期试验表明,Talquetamab 与另一种抗体药物联合使用时,与标准方案相比,能将癌症进展风险降低三分之二,并将两年内的死亡风险减半。

用超亮激光革新电子显微镜

电子显微镜能够观察到蛋白质等极微小的物体,但它存在一些根本性问题:

  • 只能在真空中使用,因此 细胞在成像前必须被杀死
  • 电子束会缓慢地 破坏样本
  • 透明物体(如细胞)的 成像对比度极低,图像模糊。

加州大学伯克利分校的研究人员通过使用比太阳表面亮一亿倍的强激光解决了对比度问题。他们利用激光来改变穿过样本的电子的相位,当这些电子与散射的电子重新组合时,会产生巨大的亮度差异,从而 极大地提高了图像对比度

这项技术可以将能够成像的人类蛋白质比例从不到 10% 提升到超过 50%,并提高分辨率。它使研究人员能够观察活细胞内蛋白质的相互作用。

欧盟简化基因编辑作物审批

此前,欧盟对所有基因编辑作物都采用与转基因生物 (GMO) 相同的严格监管途径,审批过程耗时约五年,成本高昂。

本月,欧洲议会通过了一项新规定:对于那些基因编辑程度较小、其变化也可能通过传统育种产生的作物,将采用 简化的审批途径

  • 新规适用于携带 少于 20 处遗传改变不含外源(非植物)DNA 的植物。
  • 这些作物未来在超市中 也无需被标记为 GMO

这意味着许多已在美国上市的基因编辑作物,如不易褐变的蘑菇和抗白粉病的小麦,将更容易进入欧洲市场。

能进食、生长和分裂的合成细胞

科学家首次创造出一种名为 SpudCell 的合成细胞,它完全由非生命化学物质组装而成,能够“进食、生长、复制和分裂”。

这个细胞虽然可以分裂几次,但 它并不是活的,因为它有几个根本性的缺陷:

  • 无法自主获取能量:它通过吞噬充满核糖体(蛋白质工厂)的“喂食器”来获取“食物”。
  • 分裂机制简单:它依靠细胞膜上蛋白质的物理排斥力来强迫自身弯曲并分裂。
  • 废物无法排出:它不能制造新的核糖体,也无法回收损坏的蛋白质。随着分裂,细胞内部会堆积越来越多的“垃圾”。

这项研究的下一步是让 SpudCell 能够可靠地分裂数十次,并为其设计新陈代谢系统,使其能够自我维持和清除废物。