充电10分钟，补充续航320公里！宾州州立大学团队研发速热快充技术
从电动汽车发展起始，“里程焦虑”就一直是困扰其发展的瓶颈，虽然目前在中国新能源汽车市场所售部分纯电动汽车标榜续航里程已超过400公里甚至突破500公里，但在综合使用或长途驾驶中，续航里程依旧很难达标，充电难、充电慢更是限制了新能源汽车驶入“快车道”的速度。
但针对充电慢等难题，最近两年或将被完全破解。近日，美国宾夕法尼亚州立大学王朝阳教授带领团队在动力电池快速充电领域取得重大进展，该团队提出一种名为速热快充法的快充技术。据悉，该快充技术成功实现了高比能动力电池的10分钟极速充电，同时使电池拥有超过2500个循环的超长寿命。
这种极速充电技术可在10分钟内，为电动汽车补充超过320公里的续航电量。当下，包括中国在内的世界各国都在积极部署超高功率，例如欧洲曾发布过一款350kw的DC快充设备，但截至目前车用电池还无法承受如此高效率的快充，为此奥迪曾表示，在推出e-tron GT高性能版车型后，才会支持此类快充设备。
的确，当前所有车用锂电池在高功率充电下均无法避免析锂现象的发生，这极大缩短了电池寿命并可能造成安全隐患。据资料显示，目前提升电池快充能力的主流手段是电池材料改性，如提升电解液电导率、增加石墨材料比表面积等，但这些手段效果不佳且以牺牲电池在正常工作条件下的寿命和安全性为代价。
速热快充法或将有效解决这些难题。据王朝阳表示，该快充技术一方面将电池快速预热至60°C后进行充电，温度的升高可以显著加快电池内部的传输过程和反应速率，从而避免析锂。另一方面，电池仅在快速预热和近10分钟极速充电过程中处于60°C高温状态，其它时间都处于常温状态，这可有效抑制高温对电池材料造成的老化。
在实验中，王朝阳团队使用10.5A能源密度在210Wh/kg的软电池报进行测试。结果显示，采用速热快充法的电池在2500个极速充电循环后仍具有92％可用容量，电池热衰减率极低。同时，速热快充法将充电过程中电池的冷却需求减少至1/12，显著降低了对电池热管理系统的要求。
和许多实验室研发的技术不同，速热快充技术基于现有电池开发，均采用工业级量产化电池材料，可迅速实现商业化。
此前这位化学工程教授、材料科学与工程教授就研发出自行加热电池，可在零下42ºC快速充电15分钟。据王朝阳此前介绍，这种电池的独特之处在于它可自行加热并自动转换到充电模式。此外，无需改变已安装好的充电站，控制加热和充电都仅需在电池内部发生，和充电桩无关。这种可以随时随地充电的方式可令汽车制造商在车辆上配备更轻、更安全的小型电池。
车企押注快充技术
在快速充电技术逐步成熟的当下，各大新能源车企也都在探索快充的可能性。九天前，北汽新能源曾公开展示其研发的“超级快充”技术。根据现场展示，一辆北汽新能源EX3使用超充五分钟后，续航里程增加了大约150公里。充电时，EX3充电电流大于260A，充电电压超过600V的大功率充电，充电功率达150kW。
除北汽新能源外，更多海外车企也在研发相对成熟的超级充电系统，例如特斯拉。自2012年特斯拉首次推出快速充电桩至今已有7年历史，在2019上半年，这家电动汽车头部企业正式投入V3超级充电桩。据悉，这套充电系统最高可在250kW的功率下执行充电工作。以Model 3为例，一台V3超级充电桩可在5分钟内为车辆补充约120km的续航电量，相比目前半小时补充 270 公里续航里程的充电效率要成倍提升。同时，特斯拉也拥有一套名为On-Route Battery Warmup电池预加热技术，和速热快充技术原理颇为相似。
不过特斯拉V3超级充电桩数量寥寥无几，也仅针对单一品牌车型。
特斯拉在超充领域走在前端，但保时捷或许比它更为激进。据悉，保时捷为其首款电动汽车Taycan独家研发了800V高压快充技术，充电功率可达450kW。在超充领域，蔚来、小鹏汽车等造车新势力也均有涉足，截止目前前者充电功率约在105kW，后者则可达120kW。
短期普及难度大
不过超级充电虽好，但普及却存在难度。据了解，目前充电桩运营排名前三的企业特来电、星星充电、国家电网推出的充电桩最高充电功率都在120kW（240A／500V）上下，在提高充电电压和电流之后，超级快充所使用的充电接口和现有的快充接口完全不同，普通快充标准将面临不再适应乃至作废的情况。
在目前中国新能源汽车所售车型中，绝大多数纯电动车型都无法使用超级快充技术，只有在设计之初就考虑到需要超级快充的高端车型，才能满足要求享受极速充电。据悉，想要使用超级充电，除了充电桩和接口需达标外，普通车辆要对三电系统的绝缘等级、冷却系统、电压等级进行全面升级，这会给车企和消费者双方带来压力。
在此前发布的《电动汽车大功率充电技术与标准预研主题报告》就有指出：发展大功率充电技术是一项系统工程，需要车企、电池企业、充电设施企业以及电网等各行业共同努力、协调发展。
在全球大力推广大功率充电技术之时，现有电动汽车也并不会被迅速淘汰。以中国为例，我国大功率充电技术的目标是实现10－15分钟充满80％，逐渐实现900kW功率，实现更快速度的能量补充。在未来很长时间内，大功率充电技术将和现有充电技术长期并存，超级快充短期普及难度较大。
汽车质量家：www.autoqa.cn
上海沐睿科技服务有限公司是一家创新型的汽车工程技术服务公司，具备Reach、VOC、ELV环保法规评估一站式解决方案，为客户提供从初步想法到最终产品的全程支持，包括：项目的确定、设计、开发，直到材料、组件和系统的测试。此外，还包括项目管理和人员调配等服务。近十年来，整合汽车行业咨询，从车身、底盘、电子电器、智能化、动力系统、内外饰、环保法规等多方面纵向数据积累，并成功通过以品质创新，加强技术合作，孵化多家二方及三方实验室能力提升，与学术界和政府多方面协作的创新中心，促进自主创新和开放合作。
从电动汽车发展起始，“里程焦虑”就一直是困扰其发展的瓶颈，虽然目前在中国新能源汽车市场所售部分纯电动汽车标榜续航里程已超过400公里甚至突破500公里，但在综合使用或长途驾驶中，续航里程依旧很难达标，充电难、充电慢更是限制了新能源汽车驶入“快车道”的速度。
但针对充电慢等难题，最近两年或将被完全破解。近日，美国宾夕法尼亚州立大学王朝阳教授带领团队在动力电池快速充电领域取得重大进展，该团队提出一种名为速热快充法的快充技术。据悉，该快充技术成功实现了高比能动力电池的10分钟极速充电，同时使电池拥有超过2500个循环的超长寿命。
这种极速充电技术可在10分钟内，为电动汽车补充超过320公里的续航电量。当下，包括中国在内的世界各国都在积极部署超高功率，例如欧洲曾发布过一款350kw的DC快充设备，但截至目前车用电池还无法承受如此高效率的快充，为此奥迪曾表示，在推出e-tron GT高性能版车型后，才会支持此类快充设备。
的确，当前所有车用锂电池在高功率充电下均无法避免析锂现象的发生，这极大缩短了电池寿命并可能造成安全隐患。据资料显示，目前提升电池快充能力的主流手段是电池材料改性，如提升电解液电导率、增加石墨材料比表面积等，但这些手段效果不佳且以牺牲电池在正常工作条件下的寿命和安全性为代价。
速热快充法或将有效解决这些难题。据王朝阳表示，该快充技术一方面将电池快速预热至60°C后进行充电，温度的升高可以显著加快电池内部的传输过程和反应速率，从而避免析锂。另一方面，电池仅在快速预热和近10分钟极速充电过程中处于60°C高温状态，其它时间都处于常温状态，这可有效抑制高温对电池材料造成的老化。
在实验中，王朝阳团队使用10.5A能源密度在210Wh/kg的软电池报进行测试。结果显示，采用速热快充法的电池在2500个极速充电循环后仍具有92％可用容量，电池热衰减率极低。同时，速热快充法将充电过程中电池的冷却需求减少至1/12，显著降低了对电池热管理系统的要求。
和许多实验室研发的技术不同，速热快充技术基于现有电池开发，均采用工业级量产化电池材料，可迅速实现商业化。
此前这位化学工程教授、材料科学与工程教授就研发出自行加热电池，可在零下42ºC快速充电15分钟。据王朝阳此前介绍，这种电池的独特之处在于它可自行加热并自动转换到充电模式。此外，无需改变已安装好的充电站，控制加热和充电都仅需在电池内部发生，和充电桩无关。这种可以随时随地充电的方式可令汽车制造商在车辆上配备更轻、更安全的小型电池。
车企押注快充技术
在快速充电技术逐步成熟的当下，各大新能源车企也都在探索快充的可能性。九天前，北汽新能源曾公开展示其研发的“超级快充”技术。根据现场展示，一辆北汽新能源EX3使用超充五分钟后，续航里程增加了大约150公里。充电时，EX3充电电流大于260A，充电电压超过600V的大功率充电，充电功率达150kW。
除北汽新能源外，更多海外车企也在研发相对成熟的超级充电系统，例如特斯拉。自2012年特斯拉首次推出快速充电桩至今已有7年历史，在2019上半年，这家电动汽车头部企业正式投入V3超级充电桩。据悉，这套充电系统最高可在250kW的功率下执行充电工作。以Model 3为例，一台V3超级充电桩可在5分钟内为车辆补充约120km的续航电量，相比目前半小时补充 270 公里续航里程的充电效率要成倍提升。同时，特斯拉也拥有一套名为On-Route Battery Warmup电池预加热技术，和速热快充技术原理颇为相似。
不过特斯拉V3超级充电桩数量寥寥无几，也仅针对单一品牌车型。
特斯拉在超充领域走在前端，但保时捷或许比它更为激进。据悉，保时捷为其首款电动汽车Taycan独家研发了800V高压快充技术，充电功率可达450kW。在超充领域，蔚来、小鹏汽车等造车新势力也均有涉足，截止目前前者充电功率约在105kW，后者则可达120kW。
短期普及难度大
不过超级充电虽好，但普及却存在难度。据了解，目前充电桩运营排名前三的企业特来电、星星充电、国家电网推出的充电桩最高充电功率都在120kW（240A／500V）上下，在提高充电电压和电流之后，超级快充所使用的充电接口和现有的快充接口完全不同，普通快充标准将面临不再适应乃至作废的情况。
在目前中国新能源汽车所售车型中，绝大多数纯电动车型都无法使用超级快充技术，只有在设计之初就考虑到需要超级快充的高端车型，才能满足要求享受极速充电。据悉，想要使用超级充电，除了充电桩和接口需达标外，普通车辆要对三电系统的绝缘等级、冷却系统、电压等级进行全面升级，这会给车企和消费者双方带来压力。
在此前发布的《电动汽车大功率充电技术与标准预研主题报告》就有指出：发展大功率充电技术是一项系统工程，需要车企、电池企业、充电设施企业以及电网等各行业共同努力、协调发展。
在全球大力推广大功率充电技术之时，现有电动汽车也并不会被迅速淘汰。以中国为例，我国大功率充电技术的目标是实现10－15分钟充满80％，逐渐实现900kW功率，实现更快速度的能量补充。在未来很长时间内，大功率充电技术将和现有充电技术长期并存，超级快充短期普及难度较大。
汽车质量家：www.autoqa.cn
上海沐睿科技服务有限公司是一家创新型的汽车工程技术服务公司，具备Reach、VOC、ELV环保法规评估一站式解决方案，为客户提供从初步想法到最终产品的全程支持，包括：项目的确定、设计、开发，直到材料、组件和系统的测试。此外，还包括项目管理和人员调配等服务。近十年来，整合汽车行业咨询，从车身、底盘、电子电器、智能化、动力系统、内外饰、环保法规等多方面纵向数据积累，并成功通过以品质创新，加强技术合作，孵化多家二方及三方实验室能力提升，与学术界和政府多方面协作的创新中心，促进自主创新和开放合作。
#诺贝尔奖# 【权威解读来了！为什么他们获得了2019诺贝尔生理学或医学奖？】
今年诺贝尔奖获得者的开创性发现，解释了生命中最重要的氧气适应过程的机制。他们为我们了解氧水平如何影响细胞代谢和生理功能奠定了基础。他们的发现，也为抗击贫血、癌症和许多其他疾病的新策略铺平了道路。
氧气的化学式为O2，约占地球大气的五分之一。氧气对动物生命至关重要，几乎所有动物细胞中的线粒体都会利用氧气，将食物转化为有用的能量。奥托·沃伯格（OttoWarburg）是1931年诺贝尔生理学或医学奖的获得者，他揭示出，这种转换是酶促过程。
在进化过程中，生命体发展了确保向组织和细胞充分供氧的机制。颈动脉作为大血管，包含专门的细胞，可以感应血液中的氧气含量。1938年的诺贝尔生理学或医学奖成果发现，颈动脉体进行血氧感知后，通过与大脑直接通信来控制呼吸频率。
缺氧诱导因子（HIF）被发现
除了对低氧水平（低氧）进行颈动脉体控制的快速适应外，还有其他一些基本的生理适应性。对缺氧的关键生理反应是促红细胞生成素（EPO）激素水平的升高，这会导致红血球产量的增加（促红细胞生成）。激素控制红细胞生成的重要性在20世纪初就已为人所知，但是这种过程如何由氧本身控制仍然是个谜。
格雷格·L·赛门扎研究了EPO基因，以及如何通过改变氧气含量来调节它。通过使用基因修饰的小鼠，显示了位于EPO基因旁边的特定DNA片段介导了对缺氧的反应。
彼得·拉特克利夫爵士还研究了EPO基因的氧依赖性调节，两个研究小组都发现，几乎所有组织中都存在氧传感机制，而不仅存在于通常产生EPO的肾细胞中。这些重要发现表明，该机制在许多不同的细胞类型中是通用的。
赛门扎希望确定介导这种反应的细胞成分。在培养的肝细胞中，他发现了一种蛋白质复合物，该复合物以一种依赖氧气浓度的方式与上述DNA片段结合。他称这种复合物为缺氧诱导因子（HIF）。赛门扎致力于纯化这种诱导因子，并作出了包括鉴定编码HIF基因在内的关键发现。
1995年，他发现缺氧诱导因子由两种不同的DNA结合蛋白组成，这两者分别被命名为HIF-1a和ARNT。由此，研究人员可以着手探索整个氧传导机制的参与部分和其工作机理了。
林道氏病（VHL）竟成“合作伙伴”
当氧气水平很高时，细胞中几乎不含HIF-1α。但是，当氧含量低时，HIF-1α的量增加，因此它可以结合并调节EPO基因以及其他具有HIF结合DNA片段的基因。
几个研究小组表明，通常能迅速降解的HIF-1α在缺氧条件下降解减缓。然而，在正常氧气水平下，一种被称为蛋白酶体的细胞机器也会降解HIF-1α。在这种情况下，一种小肽泛素被添加到HIF-1α蛋白中，而泛素的主要功能是标记需要分解掉的蛋白质。但泛素如何以氧依赖的方式结合HIF-1α，仍然是一个核心问题。
答案来自一个意想不到的方向。
在赛门扎和拉特克里夫探索EPO基因调控的同时，癌症研究人员小威廉·凯林正在研究一种遗传综合征，即冯·希佩尔·林道氏病（VHL疾病）。这种遗传疾病会导致遗传性VHL突变的家庭罹患某些癌症的风险急剧增加。
凯林的研究表明，VHL能基因编码一种可预防癌症发作的蛋白质，而缺乏功能性VHL基因的癌细胞会异常高水平表达低氧调节基因，但当VHL基因重新引入癌细胞后，则恢复了正常水平。
这是一个重要线索，表明VHL以某种方式参与了对缺氧反应的控制。然后，拉特克利夫和他的研究小组又做出了一个关键发现：证明VHL可以与HIF-1α物理相互作用，并且是正常氧水平下降解所必需的。这一成果最终将VHL与HIF-1α直接联系起来。
氧气感应机制谜题终于“破解”
然而，科学家仍然缺少对氧含量如何调节VHL与HIF-1α之间相互作用的理解。
对这一答案的搜索，集中在已知对VHL依赖的降解很重要的HIF-1α蛋白的特定部分，凯林和拉特克里夫都怀疑，氧感测作用机制的关键，应该在该蛋白结构域中的某个位置。
2001年，在两篇同时发表的文章中，他们表明，在正常的氧气水平下，羟基会在HIF-1α的两个特定位置处添加。
这种蛋白质修饰被称为脯氨酰羟化，使VHL能够识别并结合到HIF-1α，由于参与到这一修饰中的脯氨酰羟化酶是对氧敏感的，因此这一发现解释了正常氧水平下VHL控制HIF-1α降解的过程。
拉特克里夫等人的进一步研究，确定了负责这一关键机制的脯氨酰羟化酶。他们的研究还表明，HIF-1α的基因激活功能受氧依赖性羟基化作用的调节。
至此，今年的诺贝尔奖获得者们，已经阐明了氧气感应机制，并展示了其工作原理。
氧气调节机制直接影响生理和病理
由于这些诺贝尔奖获得者的开创性工作，我们对不同的氧气水平如何调节基本的生理过程了解更多。
氧传感机制能使细胞适应低氧水平的新陈代谢。剧烈运动时的肌肉细胞就是一个例子。氧感测控制的适应性案例，还包括新血管的产生和红细胞的产生；我们的免疫系统和许多其他生理功能也可以通过氧感应机制进行微调；甚至在胎儿发育过程中，对于控制正常的血管形成和胎盘发育，氧气传感也被证明是必不可少的。
氧感测是许多疾病的核心。
例如，患有慢性肾功能衰竭的患者通常由于EPO表达降低而患有严重的贫血。而这项研究表明，EPO由肾脏中的细胞产生，对于控制红细胞的形成至关重要。
此外，氧调节机制在癌症中具有重要作用。在肿瘤中，利用氧气调节机制刺激血管形成并重塑新陈代谢，从而使癌细胞有效增殖。
在学术机构的实验室和制药公司中，科学家正在努力，希望开发出可以通过激活或阻断氧气感应机制来干扰不同疾病状态的药物。https://t.cn/AiuPanp6
今年诺贝尔奖获得者的开创性发现，解释了生命中最重要的氧气适应过程的机制。他们为我们了解氧水平如何影响细胞代谢和生理功能奠定了基础。他们的发现，也为抗击贫血、癌症和许多其他疾病的新策略铺平了道路。
氧气的化学式为O2，约占地球大气的五分之一。氧气对动物生命至关重要，几乎所有动物细胞中的线粒体都会利用氧气，将食物转化为有用的能量。奥托·沃伯格（OttoWarburg）是1931年诺贝尔生理学或医学奖的获得者，他揭示出，这种转换是酶促过程。
在进化过程中，生命体发展了确保向组织和细胞充分供氧的机制。颈动脉作为大血管，包含专门的细胞，可以感应血液中的氧气含量。1938年的诺贝尔生理学或医学奖成果发现，颈动脉体进行血氧感知后，通过与大脑直接通信来控制呼吸频率。
缺氧诱导因子（HIF）被发现
除了对低氧水平（低氧）进行颈动脉体控制的快速适应外，还有其他一些基本的生理适应性。对缺氧的关键生理反应是促红细胞生成素（EPO）激素水平的升高，这会导致红血球产量的增加（促红细胞生成）。激素控制红细胞生成的重要性在20世纪初就已为人所知，但是这种过程如何由氧本身控制仍然是个谜。
格雷格·L·赛门扎研究了EPO基因，以及如何通过改变氧气含量来调节它。通过使用基因修饰的小鼠，显示了位于EPO基因旁边的特定DNA片段介导了对缺氧的反应。
彼得·拉特克利夫爵士还研究了EPO基因的氧依赖性调节，两个研究小组都发现，几乎所有组织中都存在氧传感机制，而不仅存在于通常产生EPO的肾细胞中。这些重要发现表明，该机制在许多不同的细胞类型中是通用的。
赛门扎希望确定介导这种反应的细胞成分。在培养的肝细胞中，他发现了一种蛋白质复合物，该复合物以一种依赖氧气浓度的方式与上述DNA片段结合。他称这种复合物为缺氧诱导因子（HIF）。赛门扎致力于纯化这种诱导因子，并作出了包括鉴定编码HIF基因在内的关键发现。
1995年，他发现缺氧诱导因子由两种不同的DNA结合蛋白组成，这两者分别被命名为HIF-1a和ARNT。由此，研究人员可以着手探索整个氧传导机制的参与部分和其工作机理了。
林道氏病（VHL）竟成“合作伙伴”
当氧气水平很高时，细胞中几乎不含HIF-1α。但是，当氧含量低时，HIF-1α的量增加，因此它可以结合并调节EPO基因以及其他具有HIF结合DNA片段的基因。
几个研究小组表明，通常能迅速降解的HIF-1α在缺氧条件下降解减缓。然而，在正常氧气水平下，一种被称为蛋白酶体的细胞机器也会降解HIF-1α。在这种情况下，一种小肽泛素被添加到HIF-1α蛋白中，而泛素的主要功能是标记需要分解掉的蛋白质。但泛素如何以氧依赖的方式结合HIF-1α，仍然是一个核心问题。
答案来自一个意想不到的方向。
在赛门扎和拉特克里夫探索EPO基因调控的同时，癌症研究人员小威廉·凯林正在研究一种遗传综合征，即冯·希佩尔·林道氏病（VHL疾病）。这种遗传疾病会导致遗传性VHL突变的家庭罹患某些癌症的风险急剧增加。
凯林的研究表明，VHL能基因编码一种可预防癌症发作的蛋白质，而缺乏功能性VHL基因的癌细胞会异常高水平表达低氧调节基因，但当VHL基因重新引入癌细胞后，则恢复了正常水平。
这是一个重要线索，表明VHL以某种方式参与了对缺氧反应的控制。然后，拉特克利夫和他的研究小组又做出了一个关键发现：证明VHL可以与HIF-1α物理相互作用，并且是正常氧水平下降解所必需的。这一成果最终将VHL与HIF-1α直接联系起来。
氧气感应机制谜题终于“破解”
然而，科学家仍然缺少对氧含量如何调节VHL与HIF-1α之间相互作用的理解。
对这一答案的搜索，集中在已知对VHL依赖的降解很重要的HIF-1α蛋白的特定部分，凯林和拉特克里夫都怀疑，氧感测作用机制的关键，应该在该蛋白结构域中的某个位置。
2001年，在两篇同时发表的文章中，他们表明，在正常的氧气水平下，羟基会在HIF-1α的两个特定位置处添加。
这种蛋白质修饰被称为脯氨酰羟化，使VHL能够识别并结合到HIF-1α，由于参与到这一修饰中的脯氨酰羟化酶是对氧敏感的，因此这一发现解释了正常氧水平下VHL控制HIF-1α降解的过程。
拉特克里夫等人的进一步研究，确定了负责这一关键机制的脯氨酰羟化酶。他们的研究还表明，HIF-1α的基因激活功能受氧依赖性羟基化作用的调节。
至此，今年的诺贝尔奖获得者们，已经阐明了氧气感应机制，并展示了其工作原理。
氧气调节机制直接影响生理和病理
由于这些诺贝尔奖获得者的开创性工作，我们对不同的氧气水平如何调节基本的生理过程了解更多。
氧传感机制能使细胞适应低氧水平的新陈代谢。剧烈运动时的肌肉细胞就是一个例子。氧感测控制的适应性案例，还包括新血管的产生和红细胞的产生；我们的免疫系统和许多其他生理功能也可以通过氧感应机制进行微调；甚至在胎儿发育过程中，对于控制正常的血管形成和胎盘发育，氧气传感也被证明是必不可少的。
氧感测是许多疾病的核心。
例如，患有慢性肾功能衰竭的患者通常由于EPO表达降低而患有严重的贫血。而这项研究表明，EPO由肾脏中的细胞产生，对于控制红细胞的形成至关重要。
此外，氧调节机制在癌症中具有重要作用。在肿瘤中，利用氧气调节机制刺激血管形成并重塑新陈代谢，从而使癌细胞有效增殖。
在学术机构的实验室和制药公司中，科学家正在努力，希望开发出可以通过激活或阻断氧气感应机制来干扰不同疾病状态的药物。https://t.cn/AiuPanp6
#再生医学# 基因编辑大牛张锋开发出RESCUE技术，可扩大RNA编辑能力
基于CRISPR的工具彻底改变了我们靶向与疾病相关的基因突变的能力。CRISPR技术包括一系列不断增长的能够操纵基因及其表达的工具，包括利用酶Cas9和Cas12靶向DNA，利用酶Cas13靶向RNA。这一系列工具提供了处理突变的不同策略。鉴于RNA寿命相对较短，靶向RNA中与疾病相关的突变可避免基因组发生永久性变化。此外，使用CRISPR/Cas9介导的编辑难以对诸如神经元之类的某些细胞类型进行编辑，因而需要开发新策略来治疗影响大脑的破坏性疾病。
在一项新的研究中，美国麻省理工学院麦戈文脑科学硏究所研究员、布罗德研究所核心成员张锋（Feng Zhang）及其团队如今开发出一种称为RESCUE（RNA Editing for Specific C to U Exchange, C→U交换特异性的RNA编辑）的策略。相关研究结果于2019年7月11日在线发表在Science期刊上，论文标题为“A cytosine deaminase for programmable single-base RNA editing”。
CRISPR家族酶Cas13在发挥作用。Cas13（粉红色）是RESCUE平台的核心，它使用特定的向导分子（红色）靶向细胞中的RNA（蓝色）。图片来自Stephen Dixon。
张锋和他的团队，包括论文共同第一作者Omar Abudayyeh和Jonathan Gootenberg（如今都是麦戈文脑科学硏究所研究员），利用一种失活的Cas13将RESCUE引导到RNA转录本中的目标胞嘧啶碱基上，并使用一种新的、经过进化的、可编程的酶将不想要的胞嘧啶（C）转化为尿苷（U），从而指导RNA指令发生变化。RESCUE建立在REPAIR技术的基础之上，其中REPAIR也是由张锋团队开发的，可将碱基腺嘌呤转化为RNA中的肌苷（Science, 2017, doi:10.1126/science.aaq0180，详细新闻报道参见生物谷报道： 重磅！Nature和Science同日打擂台发表新型DNA/RNA碱基编辑器，可校正点突变）。
RESCUE显著地扩展了CRISPR工具能够靶向的范围，包括蛋白中可修饰的位点，比如磷酸化位点。这些位点充当蛋白活性的开启/关闭开关，而且主要存在于信号分子和癌症相关通路中。
张锋说道，“为了应对导致疾病的遗传变化的多样性，我们需要有一系列精确技术可供选择。通过这种新的酶并将它与CRISPR的可编程性和精确性相结合，我们能够填补工具箱中的关键空白。”
将RNA编辑的范围扩大到新的靶标
之前开发的REPAIR平台使用靶向RNA的 CRISPR/Cas13将一种称为ADAR2的RNA编辑器的活性结构域引导至特定的RNA转录物，在那里它能够将腺嘌呤（A）转换为肌苷（I），即A→I。由于不存在具有替代活性的天然编辑器，张锋和他的同事们进行了REPAIR融合，并在实验室中让它进行进化，直到它能够将胞嘧啶转换为尿苷，即C→U。
RESCUE能够被引导至任何选择的RNA，然后通过这种平台中经过进化的ADAR2组分执行C→U编辑。张锋团队将这种新平台导入到人细胞中，结果表明这能够靶向人细胞中的天然RNA以及合成RNA中的24种临床相关突变。然后，他们进一步优化了RESCUE以减少脱靶编辑，同时最小程度地降低对在靶编辑的干扰。
新靶标即将到来
利用RESCUE扩展靶向能力意味着通过磷酸化、糖基化和甲基化等翻译后修饰调节许多蛋白的活性和功能的位点如今都可作为编辑的靶标。
RNA编辑的一个主要优点是它的可逆性，相比之下，DNA水平上的变化是永久性的。因此，在需要暂时而非永久进行修饰的情况下，就可临时部署RESCUE。为了证实这一点，张锋团队发现在人细胞中，RESCUE能够靶向编码β-连环蛋白的RNA中的特定位点，从而导致β-连环蛋白活化和细胞生长的暂时增加，其中已知β-连环蛋白可发生磷酸化。如果永久性地发生这种修饰，那么这可能让细胞易于发生不受控制的细胞生长和癌变，但是在急性损伤时，暂时的细胞生长可能会刺激伤口愈合。
这些研究人员还靶向一种致病性的基因变体，即APOE4。 APOE4等位基因一直是晚发性阿尔茨海默病产生的一种遗传风险因素。基因亚型APOE4与不是遗传风险因素的APOE2仅存在两个碱基的差别（在APOE4中，这两个碱基都是C，而在APOE2中，这两个碱基都是U）。张锋和他的同事们将风险相关的APOE4 RNA导入细胞中，结果发现RESCUE能够将它的特征性的两个碱基C都转化为U，因而将它转化为APOE2序列，从而将风险相关的变体APOE4 转化为非风险因素的变体APOE2。
就像张锋实验室之前开发的CRISPR工具一样，他们计划广泛地分享RESCUE平台，以便促进更多的人使用这种平台，从而有助于将RESCUE 推向临床，并且能够让人们使用这种平台作为一种更好地理解致病突变的工具。这种平台将通过非营利性质粒库Addgene免费提供给人们用于开展学术研究。
基于CRISPR的工具彻底改变了我们靶向与疾病相关的基因突变的能力。CRISPR技术包括一系列不断增长的能够操纵基因及其表达的工具，包括利用酶Cas9和Cas12靶向DNA，利用酶Cas13靶向RNA。这一系列工具提供了处理突变的不同策略。鉴于RNA寿命相对较短，靶向RNA中与疾病相关的突变可避免基因组发生永久性变化。此外，使用CRISPR/Cas9介导的编辑难以对诸如神经元之类的某些细胞类型进行编辑，因而需要开发新策略来治疗影响大脑的破坏性疾病。
在一项新的研究中，美国麻省理工学院麦戈文脑科学硏究所研究员、布罗德研究所核心成员张锋（Feng Zhang）及其团队如今开发出一种称为RESCUE（RNA Editing for Specific C to U Exchange, C→U交换特异性的RNA编辑）的策略。相关研究结果于2019年7月11日在线发表在Science期刊上，论文标题为“A cytosine deaminase for programmable single-base RNA editing”。
CRISPR家族酶Cas13在发挥作用。Cas13（粉红色）是RESCUE平台的核心，它使用特定的向导分子（红色）靶向细胞中的RNA（蓝色）。图片来自Stephen Dixon。
张锋和他的团队，包括论文共同第一作者Omar Abudayyeh和Jonathan Gootenberg（如今都是麦戈文脑科学硏究所研究员），利用一种失活的Cas13将RESCUE引导到RNA转录本中的目标胞嘧啶碱基上，并使用一种新的、经过进化的、可编程的酶将不想要的胞嘧啶（C）转化为尿苷（U），从而指导RNA指令发生变化。RESCUE建立在REPAIR技术的基础之上，其中REPAIR也是由张锋团队开发的，可将碱基腺嘌呤转化为RNA中的肌苷（Science, 2017, doi:10.1126/science.aaq0180，详细新闻报道参见生物谷报道： 重磅！Nature和Science同日打擂台发表新型DNA/RNA碱基编辑器，可校正点突变）。
RESCUE显著地扩展了CRISPR工具能够靶向的范围，包括蛋白中可修饰的位点，比如磷酸化位点。这些位点充当蛋白活性的开启/关闭开关，而且主要存在于信号分子和癌症相关通路中。
张锋说道，“为了应对导致疾病的遗传变化的多样性，我们需要有一系列精确技术可供选择。通过这种新的酶并将它与CRISPR的可编程性和精确性相结合，我们能够填补工具箱中的关键空白。”
将RNA编辑的范围扩大到新的靶标
之前开发的REPAIR平台使用靶向RNA的 CRISPR/Cas13将一种称为ADAR2的RNA编辑器的活性结构域引导至特定的RNA转录物，在那里它能够将腺嘌呤（A）转换为肌苷（I），即A→I。由于不存在具有替代活性的天然编辑器，张锋和他的同事们进行了REPAIR融合，并在实验室中让它进行进化，直到它能够将胞嘧啶转换为尿苷，即C→U。
RESCUE能够被引导至任何选择的RNA，然后通过这种平台中经过进化的ADAR2组分执行C→U编辑。张锋团队将这种新平台导入到人细胞中，结果表明这能够靶向人细胞中的天然RNA以及合成RNA中的24种临床相关突变。然后，他们进一步优化了RESCUE以减少脱靶编辑，同时最小程度地降低对在靶编辑的干扰。
新靶标即将到来
利用RESCUE扩展靶向能力意味着通过磷酸化、糖基化和甲基化等翻译后修饰调节许多蛋白的活性和功能的位点如今都可作为编辑的靶标。
RNA编辑的一个主要优点是它的可逆性，相比之下，DNA水平上的变化是永久性的。因此，在需要暂时而非永久进行修饰的情况下，就可临时部署RESCUE。为了证实这一点，张锋团队发现在人细胞中，RESCUE能够靶向编码β-连环蛋白的RNA中的特定位点，从而导致β-连环蛋白活化和细胞生长的暂时增加，其中已知β-连环蛋白可发生磷酸化。如果永久性地发生这种修饰，那么这可能让细胞易于发生不受控制的细胞生长和癌变，但是在急性损伤时，暂时的细胞生长可能会刺激伤口愈合。
这些研究人员还靶向一种致病性的基因变体，即APOE4。 APOE4等位基因一直是晚发性阿尔茨海默病产生的一种遗传风险因素。基因亚型APOE4与不是遗传风险因素的APOE2仅存在两个碱基的差别（在APOE4中，这两个碱基都是C，而在APOE2中，这两个碱基都是U）。张锋和他的同事们将风险相关的APOE4 RNA导入细胞中，结果发现RESCUE能够将它的特征性的两个碱基C都转化为U，因而将它转化为APOE2序列，从而将风险相关的变体APOE4 转化为非风险因素的变体APOE2。
就像张锋实验室之前开发的CRISPR工具一样，他们计划广泛地分享RESCUE平台，以便促进更多的人使用这种平台，从而有助于将RESCUE 推向临床，并且能够让人们使用这种平台作为一种更好地理解致病突变的工具。这种平台将通过非营利性质粒库Addgene免费提供给人们用于开展学术研究。
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