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基因編輯的前世今生
點擊次數(shù):2433 更新時間:2018-12-07

       2018年11月26日,南方科技大學賀建奎教授宣布,一對雙胞胎基因編輯嬰兒在中國誕生。賀教授的基因編輯雙胞胎,是通過對人類的CCR5 基因進行敲除(knock out),從而獲得對艾滋?。℉IV)病毒免疫的能力。消息一經(jīng)發(fā)布,即在國內和引起了軒然大波- 11月26日,122位科學家發(fā)聯(lián)合聲明:強烈譴責“基因編輯嬰兒” !同日,國家衛(wèi)健委回應“基因編輯嬰兒”:認真調查核實,依法依規(guī)處理?!?br /> 

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                                                   賀建奎副教授(來源:南方科技大學)
       什么是基因編輯?為什么基因編輯會引起如此大的反響?接下來筆者就帶你進入基因的神秘世界并對它做詳細的介紹。
      自從孟德爾開創(chuàng)了遺傳學之后,人類對于生命的認識正式進入了微觀時代。1953年,沃森和克里克發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋的結構,開啟了分子生物學時代。隨著中心法則的確立,生命的奧秘被進一步地展示在人來的眼前。DNA自我復制DNA,DNA轉錄合成RNA,RNA翻譯合成蛋白質。后來的各種基因科學的研究,只不過是對中心法則的完善和補充。

 

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       上世紀80年代,隨著DNA內切酶和聚合酶的陸續(xù)發(fā)現(xiàn),基因編輯技術也隨之拉開了序幕。科學家借助各種特異性的酶,對目標基因進行“編輯”,實現(xiàn)對特定DNA片段的敲除、加入等。CRISPR/Cas9是的新一代的基因編輯技術,它通過對預設的DNA位點進行切割,造成DNA雙鏈斷裂,從而啟動細胞內的修復機制,主要包括兩種途徑:1. 低保真性的非同源末端連接途徑(NHEJ)。這種修復非常容易發(fā)生錯誤,導致修復后發(fā)生堿基缺失或插入,從而造成突變,達到基因敲除(knock out)的目的。2. DNA同源修復(HR),這種基于同源重組的修復保真性高,但發(fā)生概率低。如果提供外源修復模板,靶向核酸酶對DNA的剪切可以將同源重組發(fā)生的概率提高約1000倍。從而實現(xiàn)基因組的編輯。賀建奎的實驗就是通過CRISPR/Cas9對CCR5進行了敲除(knock out)。上海樂楓

       目前人類對于基因遺傳信息的研究還處在初級階段,對于基因組所隱藏的巨量遺傳信息,只是了解了冰山一角,還有很多的問題沒有解決。在受精卵階段進行的基因編輯,會讓基因組產(chǎn)生不可逆的變化。因此,是否會帶來新的遺傳問題誰也無法確認。這也是醫(yī)學倫理學對此進行反對的主要原因。
       基因編輯的另一種形式是轉基因技術。也就是通過人工方法將特定的基因片段轉入特定生物中,重組到該生物本身的基因組中。該技術可以使重組生物獲得人們所期望的新性狀,培育出新品種。目前轉基因技術主要應用在藥物、食品等領域。轉基因技術所引起的爭議更多,例如轉基因水稻、黃金大米等事件。目前國內取得安全證書并被批準商業(yè)化種植的作物僅僅包含棉花和番木瓜。

 

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       除了敲除(knock out),還有一種技術可以干擾到基因的正常運行,那就是RNA干擾(敲低,knock down)。我們知道,蛋白質才是參與生命現(xiàn)象的直接對象。根據(jù)中心法則DNA——RNA——蛋白質這一過程,如果我們人為地將RNA這一步驟消除,那么就可以在不破壞基因組的情況下,阻斷蛋白質的產(chǎn)生。實施RNA干擾的方法主要由以下兩種:1. 在轉錄時通過DNA修飾或染色體異染色質化等使DNA不能正常轉錄;2.對信使RNA(mRNA)序列進行特異性的降解。這一技術的出現(xiàn),對于病毒性疾病的防止起到了積極的作用。

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參考文章:
《追問「世界*艾滋病免疫基因編輯嬰兒」》,丁香園2018-11-26
《中國醫(yī)學科學院關于基因編輯嬰兒出生事件的聲明》,中華人民共和國國家衛(wèi)生健康委員會2018-11-28
《質疑or理解?賀建奎在港公開發(fā)言一小時》,儀器信息網(wǎng) 2018/11/28
關鍵詞:基因編輯  敲除  CRISPR/Cas9  轉基因  敲低  RNA干擾  CCR5

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