基于文獻的基因組編輯技術發展研究

劉琦

摘要：基因組編輯技術是一種可特異性改變目標基因序列的新興生物學技術，目前已得到廣泛關注。為了解全球及中國在該領域的發展情況，采用文獻計量法，對基因組編輯的文獻進行整體分析。主要對時間分布、空間分布、主要機構、關鍵詞等進行系統分析，旨在了解當前全球和中國基因組編輯領域的研究態勢與研發熱點。

關鍵詞：基因組編輯;文獻計量;研究熱點;CRISPR

中圖分類號：Q789

文獻標識碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.10.015

基因組編輯技術是一種特異性改變目標基因序列的技術[1]，目前應用較為廣泛的技術包括鋅指核酸酶（ ZFN）、類轉錄激活因子核酸酶（ TAIEN）和成簇規律間隔短回文重復（ CRISPR）技術[2]。這些工具的基本原理是利用外源切割復合體識別并切割目的基因序列，使目標基因DNA產生雙鍵斷裂，通過DNA自身啟動同源重組機制和非同源末端連接進行修復，從而實現對基因序列的特異性改變[3]。基因組編輯技術是生命科學領域的顛覆性技術之一，特別是CRISPR技術，三次人選Sclence評選的“世界十大科學進展”[4]，在疾病治療、藥物研發、農作物改良、生物技術等領域具有廣泛應用前景[5]。

本研究主要利用文獻計量學原理對基因組編輯領域近10年的（2008-2018年）相關研究文獻進行分析，對文獻發表時間、國家和地區、機構、關鍵詞等要素進行統計分析，并利用VO Sviewer軟件進行可視化分析，以對基因編輯領域的研究態勢與技術趨勢有所了解。

1 數據來源及研究方法

選取美國Web of Science信息檢索平臺中的核心數據庫。設定檢索式為：（TS-“gene editor'OR'‘genome editing”OR“ZFN”OR“TALEN”OR“CRISPR”）AND DT-（ Artical ORReview），時間范圍2008-2018年。命中結果10 258篇，檢索時間為2019-03-07。

利用Web of Science分析平臺對文獻發表時間、國家或地區和研究機構進行分析。在關鍵詞分析方面，運用VO Sviewer繪制圖譜并計量分析，該軟件能夠統計不同單詞在數據樣本中出現的頻率以及共現關系，使用二維可視化視圖中的節點展現詞頻[6]。

2 結果與分析

2.1 時間分布

文獻發表的數量及隨時間變化情況可以反映該研究領域的發展態勢[7]。基因組編輯領域2008 2018年文獻發表量如圖1所示。2008-2012年，文獻量呈線性增長，2013年之后則呈指數型增長，2018年達到3 239篇。對20082018年發表文獻的增長曲線進行擬合，得到擬合方程為y=19.474e0.485 5x（ R²=0.990 7），說明年文獻發表量與時間之間存在生長曲線函數關系。根據Derek Price的文獻指數增長理論，基因組編輯技術目前正處于蓬勃發展階段[8]。中國在該領域年文獻發表量變化趨勢與全球基本一致，但年文獻發表量快速增長的起始點略晚于全球，2013年開始呈現增長趨勢，這與CRISPR技術的興起有關。

2.2 空間分布

在基因組編輯領域，美國以4 961篇的發文量遙遙領先，且篇均被引量高達39.57次/篇，其在該領域的研究能力處于領先地位。在文獻發表量前20的國家中歐洲占據11個，顯示其在該領域具有較強研究實力。中國發文量為2 286篇，僅次于美國排名第2，日本、韓國分別排在第4和第8，然而篇均被引數均較低，反映了亞洲國家在該領域關注程度高但整體研究水平還有待提升。基因組編輯領域文獻發表量與篇均被引地域分布如圖2所示。

2.3 機構分布

發表文獻量最多的機構是哈佛大學，共發表646篇，且h指數達到119，反映了其在該領域的科研實力處于全球領先位置。中國科學院以513篇文獻排名第2，但h指數僅為58，研究水平有待提高。在該領域文獻發表量前20的機構中，美國機構占據13個，中國占據3個，法國與德國分別占據2個，顯示了美、中、法、德研究機構在基因組編輯領域的關注程度和研究水平處于領先位置。基因組編輯領域發文量排名前20機構如表1所示。

2.4 關鍵詞分析

關鍵詞是作者從論文中提取用于表征論文的主題特征的術語或名詞，高頻和高連接強度的關鍵詞可用來確定某領域技術的研究熱點[9]。通過VOSviewer構建的關鍵詞地圖分析，可將基因組編輯領域研究熱點歸為以下3個方面：①基因組編輯技術的原理。gene expression（基因表達）、identification（識別）、homologous r-ecombination（同源重組）等高頻、高連接強度詞匯的出現，顯示基因組編輯技術的生物學原理和機制為研究熱點。②不同的基因組編輯技術。CRISPR/Cas9技術、zinc-finger nucle-ases（鋅指核酸酶）技術、TALEN（轉錄激活樣效應因子核酸酶）技術得到廣泛研究。③基因組編輯的對象與應用。human-cells（人體細胞）、human genome（人類基因組）、nuce（小鼠）、pluripotent stemcell（多功能干細胞）等高頻、高連接強度詞匯顯示出對哺乳細胞的基因組編輯是研究熱點。m-vivo（體內）、cancer（癌癥）、gene therapy（基因治療）等高頻詞匯則說明基因組編輯技術在體內實驗以及在治療疾病等方面的應用已經成為研究熱點。

VO Sviewer構建基因組編輯技術關鍵詞術語地圖如圖3所示。

3 討論

3.1 基因組編輯發展迅猛，CRISPR技術為研究熱點

對2008-2018年的文獻進行分析可知，基因組編輯技術的文獻數量從2012年CRISPR技術正式誕生開始呈現指數增長，預計未來幾年還會呈現繼續快速增長的趨勢，基因組編輯技術已進入蓬勃發展階段。CRISPR技術相關關鍵詞的詞頻與連接強度均排在前列，也證明其為基因組編輯技術的熱點研究領域。

3.2 美國研究水平領先全球，中國與頂尖水平仍有差距

美國在基因組編輯領域的文獻發表量和篇均被引量上均遙遙領先，且在發文量全球前20的機構中占13席，反映了其在該領域的研究能力處于全球領先地位。中國在發文量上僅次于美國排名第二，但從篇均被引量和領先機構來看，影響力仍較小，與美國有較大的差距，還需要提升研究水平。

3.3 基礎研究開展深入，應用領域不斷拓寬

基因組編輯技術的基礎研究已得到深入開展，不同的編輯技術、技術原理、載體研究、系統優化等領域已出現大量研究成果，技術不斷完善升級[1O]。其應用領域也在不斷拓展，在能源、環保等領域的應用研究也出現增長趨勢，基因組編輯技術的研究方向已從技術研究向多領域應用轉化，預計將會創造更大的社會價值和經濟價值。

4 結論

對基因組編輯技術的文獻進行分析發現，基因組編輯技術的研究已具有一定規模，現在處于發展蓬勃階段;從文獻發表量及影響力、重點機構等方面來看，美國在該領域的研究水平和成果領先全球，中國雖然發展迅速，在文獻數量上表現突出，但研究水平尚需提升;目前的研究熱點集中在不同的基因組編輯技術和其技術原理在疾病治療、植物育種等領域的應用。

基因組編輯技術的快速發展，在靶向治療、藥物研發、動植物遺傳育種、能源、化工制造、環境保護等領域都產生顛覆性創新。加大對該領域的研究投入，提升研究水平，在解決糧食等全球性重大問題、改變生產和經濟發展模式等方面都將發揮重要作用。

參考文獻：

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[2]劉蓓，尉瑋，王麗華.基因編輯新技術研究進展[J].亞熱帶農業研究，2013，9 （4）： 262-268.

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