內容簡介
隨著人類和其他物種基因組的破譯,生物信息科學的發展,生命科學已成為21世紀*為活躍、發展*為迅速的先導性學科之一。國內各高校十分重視生命科學的發展,相繼設立瞭本科生創新科研項目以及研究策略和實驗設計方麵的課程。研究生培養也以科學研究水平為標準。《生命科學實驗指南係列:生命科學實驗設計指南》作者基於多年教學科研經驗以及與著名專傢學者交流的基礎,對生物學研究策略和實驗設計進行深入細緻的解析。
《生命科學實驗指南係列:生命科學實驗設計指南》可作為生命科學專業高年級本科生和研究生的教材和參考資料。
內頁插圖
目錄
前言
1 確定實驗項目
2 假說是科學研究課題的框架
3 科學地處理不切實際的假說
4 把問題作為科學研究的基準框架
5 是什麼構成瞭實驗問題的閤理解釋?
6 如何用實驗結論來描繪現實
7 為實驗建立模型
8 設計實驗
9 將模型閤理化
10 設計實驗方案
11 實驗重復
12 陰性對照的重要性
13 陽性對照的重要性
14 方法和試劑
15 研究對象對照
16 假定對照
17 實驗者對照
18 有關生物教條主義的描述
19 簡短概述
索引
前言/序言
這本書是我在生物製藥公司Regeneron Pharmaceuticals開設一門關於實驗設計的短期課程時的産物。我要對在課程中給予我迴應的所有人錶示感謝。像很多想法一樣,將這門課寫成一本書的想法最初來自於一番酒後之言——當時我正在和科學傢同事DanFinley,Fred Goldberg和Allan Weissman討論實驗設計並沒有在研究生院裏被廣泛教授給未來的科學傢這一事實,並且批判理性主義和科學實踐之間有著巨大的差距。
當然,如果沒有齣版商想齣版的話,這本書還是不能夠問世。因此,我非常感激冷泉港實驗室齣版社的David Crotty。在Ginger Peschke和Maria Smit的幫助下,非常能乾的SianCurtis將手稿編輯齣來。Jan Argentine和她齣版社的同事審查瞭稿件。特彆感謝Sian和Jan自始至終的反饋和熱情。也同樣非常感謝Rene Steuer專業的産品介紹,Susan Schaefer的排版,以及Denise Weiss專業的設計。
在編寫本書的過程中,Kumar Dharmarajan給瞭我很大的幫助。Kumar是我實驗室曾經的學生和實習生,並在本書完成大半的時候成為瞭哥倫比亞大學的一名醫科學生。因此他扮演瞭“未來的讀者”的角色,並為每一章都提齣瞭寶貴的意見,找齣錶述不明的地方,並幫助改寫。非常感謝他為此做齣的貢獻和獻齣的寶貴時間。我實驗室的Brian Clarke也閱讀瞭大量手稿,篩選齣瞭許多需要明確的章節。
Woody Fu——我以前的學生——現在承擔瞭許多工作,包括卡通製作。他為本書繪製的三幅漫畫如此之好,以至於我們為無法進一步發揮他的纔能而感到遺憾。
還要感謝諾華公司的全體成員對我這一工作的支持。諾華公司對於繼續教育非常重視。發現本書激起瞭公司的熱情是一件非常快樂的事情。特彆的感謝還要獻給統計學傢Leah Martell和Mathis Thoma,他們仔細審查瞭書中的數據以避免統計學上的誤述。如果書中仍存在問題,那都是我一個人的錯。聽到讀者的反饋我將非常高興,你們提齣的意見和問題將在再版時進行改正。我的電子郵箱是:expdesignbiology@gmail.com,請隨時與我聯係。
好的,這是一份關於另一本圖書的詳細簡介,該書與您提到的《生命科學實驗指南係列:生命科學實驗設計指南 [Experimental Design for Biologists]》內容無關。 --- 圖書名稱: 基因編輯與精準醫療前沿:CRISPR技術的深入解析與應用拓展 作者: [此處應填寫作者姓名或團隊] 齣版社: [此處應填寫齣版社名稱] 齣版年份: [此處應填寫年份] --- 圖書簡介:基因編輯與精準醫療前沿:CRISPR技術的深入解析與應用拓展 引言:打開生命科學的潘多拉魔盒 自2012年CRISPR-Cas9係統被確立為一種高效、精確的基因編輯工具以來,生命科學領域的研究範式經曆瞭根本性的變革。這項源自細菌免疫係統的技術,以其前所未有的靈活性和易用性,迅速成為生物醫學研究、農業生物技術以及疾病治療領域的核心驅動力。然而,隨著CRISPR技術的快速發展,新的挑戰與機遇並存。要充分利用這一革命性工具的潛力,研究人員不僅需要掌握其基礎原理,更需要深入理解其在復雜生物係統中的實際應用、潛在的脫靶效應控製,以及倫理與監管框架。 本書《基因編輯與精準醫療前沿:CRISPR技術的深入解析與應用拓展》正是為瞭滿足這一迫切需求而編寫的。它旨在為生物學傢、臨床研究人員、生物工程師以及對基因編輯技術感興趣的專業人士,提供一個全麵、深入且與時俱進的技術指南與前沿綜述。本書不僅詳細剖析瞭CRISPR係統的演進曆程和分子機製,更聚焦於其實際應用中的工程學挑戰和生物學復雜性。 第一部分:CRISPR係統的演進與基礎機製 本書的第一部分奠定瞭堅實的理論基礎。我們從CRISPR-Cas係統的起源講起,追溯其在細菌和古細菌中的天然防禦機製。隨後,重點解析瞭CRISPR-Cas9係統的核心組件——Cas9蛋白與sgRNA(單嚮導RNA)的協同作用,如何實現對目標DNA序列的精確識彆和切割。 在此基礎上,本書係統地介紹瞭CRISPR傢族中湧現齣的“第二代”和“第三代”編輯工具。這包括利用核酸酶失活的dCas9介導的基因調控技術(如CRISPRi和CRISPRa),以及更具革命性的堿基編輯(Base Editing)和先導編輯(Prime Editing)技術。我們對這些新工具的分子機製進行瞭詳盡的闡述,對比瞭它們在編輯精度、脫靶風險和適用範圍上的優劣,幫助讀者理解如何根據實驗目標選擇最閤適的工具。 第二部分:脫靶效應的評估與控製策略 任何基因編輯技術都必須麵對“脫靶效應”這一核心挑戰。本書用相當篇幅專門探討瞭如何識彆、量化和最小化非預期基因組編輯。我們詳細梳理瞭當前主流的脫靶預測算法和高通量檢測方法,如CIRCLE-seq、GUIDE-seq和Digenome-seq等。 更重要的是,本書深入討論瞭工程學層麵的解決方案。這包括對Cas蛋白進行結構改造以提高特異性(如高保真Cas9變體),優化sgRNA的設計策略,以及利用化學修飾或低溫等方式來調節核酸酶的活性窗口,從而在保證編輯效率的同時,顯著降低脫靶事件的發生率。 第三部分:CRISPR技術在生物醫學中的深度應用 本書的第三部分是關於CRISPR技術在轉化醫學中的實際應用案例集錦。我們沒有停留在基礎研究層麵,而是聚焦於如何將這些工具轉化為可行的治療手段。 體外編輯與細胞治療: 詳細討論瞭CAR-T細胞療法、iPSC(誘導多能乾細胞)重編程以及利用CRISPR技術修復緻病性突變細胞株的應用案例,包括如何設計高效的細胞轉導/轉染方案。 體內遞送係統的優化: 成功的基因治療依賴於高效、安全的遞送。本書係統比較瞭病毒載體(如AAV)和非病毒載體(如脂質納米顆粒LNP)在將CRISPR元件遞送到特定組織和器官中的優勢與局限性。特彆關注瞭靶嚮肝髒、神經係統和腫瘤組織的遞送策略的最新突破。 疾病模型構建與藥物篩選: 闡述瞭如何利用CRISPR/Cas12/Cas13等係統快速、高通量地構建人類疾病的精準動物模型和類器官模型,並將其應用於新藥靶點的驗證和先導化閤物的篩選流程中。 第四部分:超越DNA:RNA編輯與錶觀遺傳調控 隨著研究的深入,CRISPR的應用範圍已不再局限於基因組DNA的永久性修改。本書的第四部分拓展瞭讀者的視野,介紹瞭CRISPR在可逆性調控方麵的最新進展。 CRISPR/Cas13介導的RNA編輯: 詳細解析瞭Cas13傢族在靶嚮和切割RNA方麵的作用,以及如何利用其進行RNA水平的基因沉默、異源性RNA檢測(如SHERLOCK係統),為病毒感染和快速診斷提供瞭新的視角。 錶觀遺傳重編程: 探討瞭利用失活的Cas9(dCas9)與錶觀遺傳修飾酶(如DNA甲基轉移酶、組蛋白乙酰轉移酶)的融閤蛋白,實現對基因錶達的動態、可逆調控,這在發育生物學和慢性病管理中展現齣巨大潛力。 總結與展望:倫理、監管與未來方嚮 在最後一部分,本書超越瞭純粹的技術層麵,探討瞭基因編輯技術所引發的社會、倫理和法律議題。我們客觀分析瞭對人類生殖細胞進行編輯的爭議,以及各國在體細胞治療和基礎研究中的監管現狀。 《基因編輯與精準醫療前沿:CRISPR技術的深入解析與應用拓展》力求成為一本兼具學術深度與實踐指導性的參考書。它不僅指導讀者如何操作這些工具,更引導讀者思考如何設計更嚴謹的實驗,如何評估結果的可靠性,以及如何在快速迭代的技術浪潮中把握研究的前沿方嚮。對於希望在基因編輯領域進行創新性研究的科研工作者而言,本書是不可或缺的指南。 ---