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基因編輯的前世今生
點(diǎn)擊次數(shù):2222 更新時(shí)間:2018-12-07

       2018年11月26日,南方科技大學(xué)賀建奎教授宣布,一對(duì)雙胞胎基因編輯嬰兒在中國(guó)誕生。賀教授的基因編輯雙胞胎,是通過對(duì)人類的CCR5 基因進(jìn)行敲除(knock out),從而獲得對(duì)艾滋?。℉IV)病毒免疫的能力。消息一經(jīng)發(fā)布,即在國(guó)內(nèi)和引起了軒然大波- 11月26日,122位科學(xué)家發(fā)聯(lián)合聲明:強(qiáng)烈譴責(zé)“基因編輯嬰兒” !同日,國(guó)家衛(wèi)健委回應(yīng)“基因編輯嬰兒”:認(rèn)真調(diào)查核實(shí),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(xué))
       什么是基因編輯?為什么基因編輯會(huì)引起如此大的反響?接下來筆者就帶你進(jìn)入基因的神秘世界并對(duì)它做詳細(xì)的介紹。
      自從孟德爾開創(chuàng)了遺傳學(xué)之后,人類對(duì)于生命的認(rèn)識(shí)正式進(jìn)入了微觀時(shí)代。1953年,沃森和克里克發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋的結(jié)構(gòu),開啟了分子生物學(xué)時(shí)代。隨著中心法則的確立,生命的奧秘被進(jìn)一步地展示在人來的眼前。DNA自我復(fù)制DNA,DNA轉(zhuǎn)錄合成RNA,RNA翻譯合成蛋白質(zhì)。后來的各種基因科學(xué)的研究,只不過是對(duì)中心法則的完善和補(bǔ)充。

 

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       上世紀(jì)80年代,隨著DNA內(nèi)切酶和聚合酶的陸續(xù)發(fā)現(xiàn),基因編輯技術(shù)也隨之拉開了序幕??茖W(xué)家借助各種特異性的酶,對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行“編輯”,實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shù),它通過對(duì)預(yù)設(shè)的DNA位點(diǎn)進(jìn)行切割,造成DNA雙鏈斷裂,從而啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)的修復(fù)機(jī)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(fù)非常容易發(fā)生錯(cuò)誤,導(dǎo)致修復(fù)后發(fā)生堿基缺失或插入,從而造成突變,達(dá)到基因敲除(knock out)的目的。2. DNA同源修復(fù)(HR),這種基于同源重組的修復(fù)保真性高,但發(fā)生概率低。如果提供外源修復(fù)模板,靶向核酸酶對(duì)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(shí)現(xiàn)基因組的編輯。賀建奎的實(shí)驗(yàn)就是通過CRISPR/Cas9對(duì)CCR5進(jìn)行了敲除(knock out)。上海樂楓

       目前人類對(duì)于基因遺傳信息的研究還處在初級(jí)階段,對(duì)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(jìn)行的基因編輯,會(huì)讓基因組產(chǎn)生不可逆的變化。因此,是否會(huì)帶來新的遺傳問題誰(shuí)也無(wú)法確認(rèn)。這也是醫(yī)學(xué)倫理學(xué)對(duì)此進(jìn)行反對(duì)的主要原因。
       基因編輯的另一種形式是轉(zhuǎn)基因技術(shù)。也就是通過人工方法將特定的基因片段轉(zhuǎn)入特定生物中,重組到該生物本身的基因組中。該技術(shù)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(zhuǎn)基因技術(shù)主要應(yīng)用在藥物、食品等領(lǐng)域。轉(zhuǎn)基因技術(shù)所引起的爭(zhēng)議更多,例如轉(zhuǎn)基因水稻、黃金大米等事件。目前國(guó)內(nèi)取得安全證書并被批準(zhǔn)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(shù)可以干擾到基因的正常運(yùn)行,那就是RNA干擾(敲低,knock down)。我們知道,蛋白質(zhì)才是參與生命現(xiàn)象的直接對(duì)象。根據(jù)中心法則DNA——RNA——蛋白質(zhì)這一過程,如果我們?nèi)藶榈貙NA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(zhì)的產(chǎn)生。實(shí)施RNA干擾的方法主要由以下兩種:1. 在轉(zhuǎn)錄時(shí)通過DNA修飾或染色體異染色質(zhì)化等使DNA不能正常轉(zhuǎn)錄;2.對(duì)信使RNA(mRNA)序列進(jìn)行特異性的降解。這一技術(shù)的出現(xiàn),對(duì)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(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院關(guān)于基因編輯嬰兒出生事件的聲明》,中華人民共和國(guó)國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)2018-11-28
《質(zhì)疑or理解?賀建奎在港公開發(fā)言一小時(shí)》,儀器信息網(wǎng) 2018/11/28
關(guān)鍵詞:基因編輯  敲除  CRISPR/Cas9  轉(zhuǎn)基因  敲低  RNA干擾  CCR5

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