基因“小剪刀“一一生物界的上帝之手
剪刀和镊子是人类从事精细工作时必不可少的工具。然而,您知道“基因小剪刀“是什么吗?
它就是CRISPR/Cas9(基因编辑工具)
年,诺贝尔化学奖颁给了两位女性科学家,法国的艾曼妞尔,夏彭芾耶和美国的詹尼佛,杜德纳。以表彰他们在基因编辑技术上的突破性成就。
基因编辑技术的发明过程
这项技术的发明源于科学家对细菌的研究。他们发现细菌在进化的过程中,渐渐产生了对病*入侵的免疫力。美国在对各种细菌的DNA序列进行仔细比对后发现,他们的DNA序列中都有一组常见的短回文重复的序列组合,间隔地镶嵌在细菌的DNA序列当中。而在这些间隔之间,组合的却是很多病*的DNA基因密码。这就解释了,为什么很多细菌对于很多入侵的病*有了很强的识别能力和清除能力。也就是说细菌对于很多入侵病*有了特异性的免疫力。
科学家们把从细菌DNA序列中发现的这种常见的短回文重复序列组合命名为CRISPR。
紧接着科学家又发现了一种与CRISPR密切相关的caS基因,这种基因转录成的蛋白实际上是一种酶类。它可以用来解离DNA,切割DNA分子。但是这种酶类是一个复杂的系统,种类繁多,很难进行人为的精准定位。
天作之合的是,年,夏彭蒂耶在化脓性链球菌的细胞内发现了一个神秘的RNA分子,它的序列同细菌定为基因组中的CRISPR序列非常相似,被称为CRISPR一RNA(crRNA)。不久。,她又在细菌体内发现了一种反式激活的crRNA,命名为tracrRNA,象一对天衣无缝的拼图块,游离潜伏在细胞体内
在对大量的CaS系列蛋白特性研究后,科学家们终于明确了caS9是最适合的切割基因的剪刀蛋白。
天才的科学家们把crRNA和tracrRNA首尾相接,合成一个分子链,称为导引RNA。
有了caS9这把剪刀(蛋白酶),和导引RNA,这把基因小剪刀的功能就基本齐备了。只需要轻微修改一下,导引na上的CRISPR基因序列,使之同被切割DNA序列匹配,基因小剪刀就有了精准的定位。,就有了指哪切哪的功能。
切下来的DNA片段,可以丢弃,也可以利用细胞DNA的修复功能接入到所需要的细胞的DNA序列中去。从而改变了细胞的遗传特性,进而改变生物体的遗传特性。
这项技术自年问世以来。,历经8年获得诺贝尔化学奖。在此过程中也经历了很多方面的应用。
比如植物育种,人类地中海性贫血,人类脊髓性肌萎缩症的治疗和中国的某团队,使用基因编辑技术,诞生了抗艾滋病病*基因的新生儿,这种新生儿的其他遗传特性有无受到影响?这种技术的滥用会否影响人类基因的进化进程?等等,,,让诺贝尔奖评委会和广大的公众都意识到,这项技术的运用是把“双刃剑‘,它在为人类攻克遗传性疾病和癌症带来了曙光,同时也为人类带来了医学伦理学方面的很多问题。因此诺贝尔奖评委会,为这项技术颁发的是化学奖,而不是医学生理学奖。相信不久的将来,这项技术会有一个合理合法的运用规范,更好地造福人类。
下面我们来举一个基因小剪刀在应用方面非常正面的一个例子。
年1月,美国马里兰大学医学中心为一位57岁的男性晚期心功能衰竭的患者,移植了一颗带有人类生物学特征和遗传基因的猪的心脏。这颗猪身上长出来的人的心脏,就是通过基因编辑技术,将人的关于心脏方面的基因片段移植到猪的DNA当中,让其长出了一颗人类的心脏。患者术后心脏的运转非常正常。虽然该名患者于三个月以后去世,但其死因是因为感染了猪巨细胞病*所致。
这个大胆的尝试,有望帮助人类解决人体器官移植中供体不足的问题。在这之后,多地的科学家也做了类似的尝试。都取得了初步的成功。
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