诺奖加持、基金新宠、转化热点,大数据分析找到“CRISPR基因编辑”切入点和研究策略(2024)
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导言:
为辅助课题选题及国自然基金撰写,熟悉最新研究热点和进展;尤其是协助找到最新的课题,我们每年都会就最近一年的临床科研的热门靶点进行解析。
本次解读“CRISPR/Cas9”相关的研究大数据分析。
CRISPR/Cas9是一种革命性的基因编辑技术,源自细菌中的免疫系统,用于对DNA进行精确的切割和修改。该技术的核心机制是利用Cas9蛋白结合向导RNA,精确识别并剪切目标DNA序列,从而实现基因的删除、插入或替换。自2012年首次被开发用于基因编辑以来,CRISPR/Cas9已经成为基因组学领域的重要工具,广泛应用于基础研究、疾病治疗、农业改良等多个领域。
2012年Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier首次将CRISPR/Cas9技术应用于基因编辑,2013年首次在哺乳动物细胞中实现CRISPR基因编辑。2015年,CRISPR/Cas9技术被成功应用于多种动物模型的遗传修改,推动了精准医学的发展。此后,科学家们在基因修复、癌症研究、遗传病治疗等方面取得了显著进展。2017年,首个CRISPR基因编辑的临床试验开始,标志着该技术从实验室研究迈向实际应用。
2020年诺贝尔化学奖授予Emmanuelle Charpentier和Jennifer A. Doudna,以表彰她们在开发CRISPR-Cas9基因编辑方法上的开创性贡献。
2024年,CRISPR/Cas9的研究热点主要集中在提升编辑效率、精确度和安全性方面。新的CRISPR技术变体,如CRISPR/Cas12和CRISPR/Cas13,正在被开发和优化,以应对传统CRISPR/Cas9在某些应用中的局限性。此外,CRISPR技术在治疗遗传性疾病、癌症免疫疗法以及神经退行性疾病(如阿尔茨海默病、帕金森病)中的应用也引起了广泛关注。基于CRISPR的基因治疗已进入临床试验阶段,预计未来几年将有更多的突破。与此同时,CRISPR在农业中的应用也在快速发展,如用于提高作物抗性和产量等领域。
1、美国国立卫生研究院基金资助
自1985年以来,NIH共资助了18,399个代谢组学相关的研究项目(检索关键词:"CRISPR/Cas9"),总资助金额达到118.85亿美元。近年来,代谢组学研究获得了显著的支持,其中2024年的资助金额达到9.33亿美元,资助项目数为1,515项,显示出对该领域的持续重视。从趋势上看,自2010年开始,代谢组学研究的资助项目数量和金额快速增长,尤其是2023年达到高峰,资助金额超过13.73亿美元,资助项目数达到2,079项。
这表明,代谢组学研究在基础科学和临床应用中的重要性与日俱增,成为精准医学等前沿领域的重要组成部分。
(美国国立卫生研究院基金资助的时间分布和项目数量)
2、论文质量和增速
截至2024年,CRISPR/Cas9领域的研究论文总数已达28,852篇,其中2024年发表的论文数为4,052篇,呈现出显著的增长趋势。这一增长表明,CRISPR/Cas9技术仍然是生命科学领域的研究热点。
从论文质量来看,影响因子(IF)≥20的高质量论文数量达到1,442篇,占总论文数的5.0%。这表明CRISPR/Cas9的研究不仅数量庞大,且具备较高的学术影响力。此外,IF 10-20 的论文数量为4,067篇,占比14.1%;而IF 8-10 的论文数量为1,941篇,占比6.7%。这些数据展示了该领域研究的质量和深度,并反映出CRISPR/Cas9在科学界的广泛关注及其研究的不断进展。
(研究发表的期刊分布及时间分布)
为了解目前在CRISPR/Cas9的研究进展,我们对最近5年发表的论文做了全面解读,以找到这方面的研究热点及哪些期刊喜欢CRISPR/Cas9研究,目前最活跃的研究机构、最有影响力研究人员、最重要的研究论文等。
检索数据库:Pubmed
分析工具:Healsan™大数据
检索时间:December 5, 2024
检索及分析机构:Healsan Consulting LLC(美国恒祥咨询)
一、代谢组学研究论文大数据分析
最近5年,Medline数据库共收录19,324篇CRISPR/Cas9领域研究论文,对其进行大数据分析:
国家分布
在近5年内,CRISPR/Cas9相关研究的论文发表主要集中于中国(共计5,875篇,占总量的30.4%)和美国(共计5,773篇,占总量的29.9%),占据了全球研究的主导地位。日本、德国和印度紧随其后,分列第三到第五,显示出这些国家在CRISPR/Cas9领域的强劲研究能力和领先地位。此外,这一分布也反映了CRISPR/Cas9技术的全球化趋势,尤其是在生命科学、农业、生物医学等多个领域的广泛应用和影响。
(SCI论文国家分布)
医院排名
按照发表论文的总影响因子排序,CRISPR/Cas9领域全球TOP5活跃的医院依次为:布莱根和妇女医院、德克萨斯大学 MD 安德森癌症中心、华西医院、德克萨斯大学西南医学中心、纪念斯隆凯特琳癌症中心。
2024年进入到全球CRISPR/Cas9领域累计影响因子TOP20的中国其他领先医院:湘雅医院、仁济医院、华中科技大学同济医学院同济医院和中山医院等均榜上有名,表明中国的多个顶尖医院在该研究中发挥了重要作用。
(全球发表论文TOP20的医院排名)
哪些期刊喜欢代谢组学研究?
发表CRISPR/Cas9相关研究领域论文最多的SCI期刊依次为:
Int J Mol Sci (IF=4.9),
Sci Rep (IF=3.8),
Nat Commun (IF=14.7),
Stem Cell Res (IF=0.8),
Front Plant Sci (IF=4.1)等。
特别注意:IF = 0,意味着未被SCI收录。
(发表论文的杂志分布)
期刊的审稿时间
对于论文在这些期刊发表的篇数、该期刊影响因子、期刊分区、从投稿到接收的时间、标准差和用来统计的论文样本量做了大数据分析。
我们特别圈出来几个审稿时间快的期刊。
(杂志审稿情况)
研究热点基因和相关疾病
根据CRISPR/Cas9领域的研究热点分析,PIGS 和EGFR 成为研究中最常被提及的基因。此外,STAT3、CLOCK、MTOR等基因也表现出较高的研究热度,这些基因在细胞信号传导、代谢调节、免疫反应和肿瘤发生等方面的作用广受关注。尤其在癌症研究中,这些基因的调控机制对理解肿瘤的发生、发展及耐药性具有重要意义。
核心信号通路与疾病相关性:
EGFR:表皮生长因子受体(EGFR)在多种癌症中异常表达和活化,是经典的致癌基因,也是肿瘤治疗中重要的药物靶点。CRISPR/Cas9常被用于研究EGFR突变功能及开发针对其的治疗策略。
STAT3:作为转录因子,STAT3参与众多细胞信号通路,并与炎症、免疫反应及多种恶性肿瘤发生发展密切相关。研究者通过CRISPR/Cas9敲减或敲除STAT3功能,探索其在疾病中的作用与机制。
MTOR:mTOR信号通路调控细胞增殖、代谢和生存,在肿瘤、代谢疾病和衰老研究中具有广泛影响。CRISPR/Cas9可以帮助解析mTOR通路的上游下游调控以及对细胞功能的精细影响。
基础生物学过程探索:
PIGS:PIGS在GPI锚定(glycosylphosphatidylinositol anchor)合成中发挥重要作用,该过程与细胞膜蛋白定位和功能密切相关。研究PIGS有助于理解细胞膜蛋白分布、免疫学标志以及潜在的分子治疗手段。
CLOCK:CLOCK是核心生物节律基因,对于机体的昼夜节律调控、代谢平衡、激素分泌及行为节律至关重要。通过CRISPR/Cas9对CLOCK进行编辑,可帮助研究昼夜节律紊乱与代谢疾病、神经系统疾病之间的关联。
药物研发与临床转化价值:
这些基因往往与临床治疗及药物研发直接或间接相关。利用CRISPR/Cas9进行精确的基因敲除、修饰或激活,可加深对病理生理机制的认识,并为新型治疗策略(如基因修饰疗法、药物设计)提供依据。
综上,由于STAT3、CLOCK、MTOR及上述其他基因在核心生命过程与疾病病理机制中扮演关键角色,它们在CRISPR/Cas9研究中获得了较高的关注度和研究热度。
在相关疾病领域,遗传学疾病、乳腺癌是研究的主要焦点,此外还包括白血病、肺癌、结肠癌、黑色素瘤等;更开始在帕金森病、感染性疾病中受到广泛关注。
这一趋势表明,CRISPR/Cas9在癌症的基因编辑、治疗靶点的发现和精准治疗中发挥着关键作用,为疾病的早期诊断、治疗以及干预策略提供了新的研究视角和潜在靶点。
CRISPR/Cas9技术不仅可以帮助科学家更好地理解疾病的分子机制,还可能为个性化治疗和治疗策略的创新提供支持。
(研究热点基因和疾病)
最活跃的学者及关系网
按照SCI论文累计影响因子排序,CRISPR/Cas9领域TOP5活跃的研究学者:
(该领域最活跃的研究者。备注:只统计第一作者和最后一位作者署名发表的论文数。如果作者的名字有不同拼写时,会被PubMed当成不同作者。如张三丰的拼写可能会有:Zhang,Sanfeng、Zhang,San-feng、或者Zhang,San Feng等不同拼写方式;部分期刊可能只会写Zhang,S,PubMed检索平台就会按照不同作者处理。)
CRISPR/Cas9领域的医生科学家学术圈如下,可以看到多个独立的研究项目组
(学术大咖及其关系网)
二、经典论文
除了发表论文的数量和研究者论文影响力之外(数量+质量),单篇论文被引用次数是评价其学术影响力的重要指标。
所以我们通过大数据分析找到高引用论文,即领域内的经典论文。
因为时间和资源限制,只有最新的 10000 篇文献会被分析。
TOP5被引用次数的SCI论文依次为:
三、从模仿,到超越--开启属于自己的研究
在研基金
比如 波士顿儿童医院 的 DONG, MIN 主持了两项重要的CRISPR/Cas9研究项目,聚焦于通过在昆虫细胞中进行全基因组CRISPR-Cas9筛选,揭示昆虫毒素的分子机制。这一研究不仅有助于理解昆虫毒素如何影响宿主细胞的生物学过程,还为开发新的昆虫控制方法提供了理论依据,具有重要的生态学和农业应用前景。
论文发表
Dr. DONG, MIN 发表的部分SCI论文:
Xu Y, Viswanatha R, Sitsel O, Roderer D, Zhao H, Ashwood C, Voelcker C, Tian S, Raunser S, Perrimon N, Dong M. CRISPR screens in Drosophila cells identify Vsg as a Tc toxin receptor. Nature. 2022 Oct;610(7931):349-355. doi: 10.1038/s41586-022-05250-7. Epub 2022 Sep 28. PMID: 36171290; PMCID: PMC9631961.
Tian S, Liu Y, Wu H, Liu H, Zeng J, Choi MY, Chen H, Gerhard R, Dong M. Genome-Wide CRISPR Screen Identifies Semaphorin 6A and 6B as Receptors for Paeniclostridium sordellii Toxin TcsL. Cell Host Microbe. 2020 May 13;27(5):782-792.e7. doi: 10.1016/j.chom.2020.03.007. Epub 2020 Apr 16. PMID: 32302524; PMCID: PMC7228847.
Tian S, Muneeruddin K, Choi MY, Tao L, Bhuiyan RH, Ohmi Y, Furukawa K, Furukawa K, Boland S, Shaffer SA, Adam RM, Dong M. Genome-wide CRISPR screens for Shiga toxins and ricin reveal Golgi proteins critical for glycosylation. PLoS Biol. 2018 Nov 27;16(11):e2006951. doi: 10.1371/journal.pbio.2006951. PMID: 30481169; PMCID: PMC6258472.
Hanson解读:
通过对CRISPR/Cas9研究领域的论文进行大数据分析,我们可以获得该领域的全面概况和关键趋势:
研究论文增长趋势:自2012年CRISPR/Cas9技术首次被应用于基因编辑以来,全球相关研究的数量呈现显著增长,尤其在过去五年内,年发表论文数量持续上升,2024年预计发表约4,052篇,显示出该领域的持续关注和快速发展。
高质量研究:影响因子(IF)≥20的高质量论文数量达到1,442篇,占总论文数的5.0%。这表明CRISPR/Cas9的研究不仅在数量上增长,且在学术质量和影响力方面也日益提升。
研究主导国家:CRISPR/Cas9相关研究论文的发表主要集中在中国(5,875篇,占30.4%)和美国(5,773篇,占29.9%)。这两个国家主导着全球的研究方向,其后是日本、德国和印度,表明技术的研究具有全球化趋势。
研究机构和医院:全球科研机构中,布莱根和妇女医院、德克萨斯大学MD安德森癌症中心、华西医院等在CRISPR/Cas9领域表现突出。中国的湘雅医院、仁济医院等也位列前茅,反映出中国在该领域的科研实力。
研究热点基因和疾病:PIGS、EGFR、STAT3、CLOCK、MTOR等基因成为研究的热点,特别是在癌症研究中,这些基因的调控机制成为了解肿瘤发生、发展及耐药性的重要线索。同时,乳腺癌、白血病、肺癌等成为相关研究的焦点。
CRISPR/Cas9技术不仅在基础科研中具有重大影响,也正在广泛应用于疾病治疗、农业改良等领域,尤其在遗传病治疗和癌症免疫疗法中展现出巨大的潜力。未来几年,CRISPR/Cas9技术有望在这些领域实现更多突破,推动精准医学和个性化治疗的发展。
A、本报告为PubMed检索平台仅以检索式报告的结果进行的可视化报告。
B、大数据分析无任何排名意义。
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