基因编辑：“改码”以后我们会怎样.doc

基因编辑：“改码”以后我们会怎样.doc基因编辑:“改码”以后我们会怎样过去几十年间, DNA 测序技术快速发展, 令成本持续走低, 从原先的高不可攀到如今不过千元价格。随之而来的, 无论是科学界还是大众对其了解也越来越深。然而, 如何对一个活细胞的基因进行相关操作, 对科学家来说还是一个问题。眼下,新型基因编辑技术 CRISPR 改变了科学界对遗传工程的理解, 这项炙手可热的技术预示着一个全新的生物医学时代的开启。镰形红细胞贫血症( Sickle Cell Anemia )是一种隐性基因遗传病。正常血红细胞是椭圆形的, 而得了该病的患者其红细胞为镰刀形, 携带氧气量只有正常血红细胞的一半。这样的细胞僵硬、变形性差、易破而导致溶血,从而造成血管阻塞、组织缺氧、损伤、坏死,甚至引起生命危险。科学家们完全知道这一疾病的成因, 早就定位了它是由哪一对 DNA 的问题引起的, 但一直并没有找到真正的办法来对这对 DNA “下手”。目前常规的做法是通过移植另一个人的健康造血干细胞来治疗。但这种疗法用时长,效率低,寻找与病人配对的干细胞更是一个棘手的问题。现在, CRISPR 基因编辑技术出现了, 该技术通过编辑哺乳动物和其他生物的活体细胞内基因组, 很有可能用以彻底治疗像镰形红细胞贫血症这样的基因疾病。靠“修正”一段基因来治病研究发现, 细菌细胞内的一种 DNA 序列―― CRISPR ( 它有一个非常拗口的中文名字:“常间回文重复序列丛集”)及其相关蛋白( Cas ,是一种内切酶) 和很多病毒的 DNA 序列是互补的, 说明 as 系统很有可能像人类免疫系统一样,是细菌抵御外来入侵者的一套特别防御机制。外来病毒入侵后, 内切酶 Cas 通过“向导 RNA ”( sgRNA ) 的指引, 对入侵病毒的 DNA 分子进行定点切割, 使特定 DNA 的双链断裂。切割之后细胞又会对断裂的 DNA 进行修复。如果采用的是一种名为“同源重组机制”的方式, 那么它就会用另一段 DNA 片段填补断裂的 DNA 缺口, 带入一段新的遗传信息。 CRISPR-Cas 系统需要多种蛋白的参与,但很多细菌只需要 Cas9 就够了,这也是该系统得名的原因。 CRISPR 在 1987 年以一种“奇特细菌重复序列现象”被发现,后来确认其为细菌后天形成的免疫防御机制,进而发现它的目标是 DNA ,直至今日,它才成为一项基因工程技术,其间经历了二十多年的历史。 2012 年6月, 生物学家詹妮弗? 杜德娜( Jennifer Doudna ) 和艾曼努尔? 卡蓬提尔( Emmanuelle Charpentier )带领的科研小组发布了他们的研究结果, 第一次使 CRISPR 这种自然的免疫机制证明了 Cas9 可以在体外切割任意 DNA 片段, 开发出一种能够对基因组进行特异性定点改造的工具。根据该免疫机制的原理,如果想找寻特定的基因,科学家只要合成 Cas 9 和带有与目标基因序列相仿的一小部分 RNA ( 即向导 RNA ), 就能坐等向导 RNA 带 Cas9 找到特定位置,并剪断目标 DNA 的双链。 2013 年,佐治亚理工学院的生物工程学教授包钢利用 CRISPR 技术, 配合几年前开发出来的另一种基因工程技术 TALENs (一种可以定位 DNA 位置的特殊蛋白) ,修正了长在培养皿中的人体细胞的镰形红细胞变异基