超级火爆的CRISPR基因编辑技术
导读 | 今天的《自然》有三篇文章对这一技术进行了讨论,说明这一技术受到重视的程度之高,2015年没有获得诺贝尔奖,2016年仍然是大热门。 |
今天的《自然》有三篇文章对这一技术进行了讨论,说明这一技术受到重视的程度之高,2015年没有获得诺贝尔奖,2016年仍然是大热门。这个技术现在已经不是单纯技术问题,已经影响到政策制定和伦理学领域,也给整个生物医学界提供了一种简单经济革命性的技术。民间生物学研究也开始利用这种技术走到前台,预计一些DIY的CRISPR技术爱好者不久就会在学术期刊和会议上报告他们的研究结果,让生物学学术研究从过去的小众变成大众科学研究娱乐。这些属于颠覆性概念和改变,都是因为出现了这个CRISPR技术。
澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)分子生物学家Timothy Doran教授11岁的女儿对鸡蛋过敏,世界范围内大约2%的儿童对鸡蛋过敏,这些患者无法接种用鸡蛋培养的疫苗。作为生物学教授的Doran设想,使用强大的基因编辑工具CRISPR–Cas9应该可以解决这个问题。大多数鸡蛋过敏原是蛋白中的4种蛋白质,Doran的同事曾经用细菌编码其中一个经过突变的蛋白质,这种蛋白质不再与鸡蛋过敏患者血清发生反应,说明只要将这些蛋白质结构进行修改,完全有可能让鸡蛋过敏患者吃鸡蛋,接种用鸡胚制造的疫苗。整体思路是用CRISPR对鸡的这四种蛋白基因进行修改,这些鸡可生无过敏原的鸡蛋。
Doran小组希望2016年拿出第一代经过基因修改的鸡,证明这种思路的概念可行性。Doran清楚使用这种经过修改基因的鸡必须经过监管部门的授权,但他希望女儿能有机会从中受益。
受到劳动力和效率的限制,过去科学家只对少数经过精心选择的物种进行基因改造。 CRISPR技术让这一局限性彻底改变,因为这种技术不仅效率高,而且简单易行。鸡只是CRISPR动物园中的一个成员。只过去2年内,基因修改的猴、猛犸象、蚊子、宠物猪等动物纷纷成为科学新闻头条,科学家利用这一技术用于农业、药物生产和复活灭绝生物等。这不仅是技术的革命,而且会成为科学范式的转换。英国爱丁堡罗斯林研究所动物生物技术专家Bruce Whitelaw说,许多想法过去根本不敢去想,整个生物医学界都把眼光转移到基因编辑领域。
考虑到这些新物种可能影响到生态系统,世界各国监管机构还没有对这些新生物的理想的应对办法,尤其是对哪些能作为食物或可放生到野外的物种。美国智库主任都对此表示担忧,说这种简单经济高效的基因编辑技术可能带来不确定风险,难以避免某些人制造有害物种。华盛顿生物技术监管政策专家Eleonore Pauwels说,使用CRISPR动物的问题促使科学家和政策制定者公开对话,她希望这种讨论能帮助确定那类CRISPR能对人类、其他物种和科学有好处,提出必须限制这种技术的滥用。
提高抗病性CRISPR在农业领域最容易考虑到的应用,科学家通过对动物基因进行修改,提高这些动物的抗病能力,从而减少药物使用。旧金山生物技术企业主Brian Gillis就希望用基因修改技术改造蜜蜂,避免因为患病和寄生虫感染造成的蜜蜂大量死亡。
Gillis正在研究“卫生蜂”的基因组,这种蜜蜂痴迷地清洁蜂巢和清除生病和被感染蜜蜂的幼虫。有这些蜜蜂的蜂巢不容易受到螨、真菌等病原体的威胁。如果能确定产生这些行为的基因,就可以给其他蜜蜂种群转入这种基因,提高它们的抗病能力。
Boxmeer蜜蜂研究组织主席BartJan Fernhou是研究蜜蜂抗螨能力的学者,他认为这种策略很难实现,因为没有发现这种行为的特定基因,导致这些行为的根源比较复杂。即使存在这种基因,利用传统的育种技术也能实现目标,没有必要采用这种高风险的转基因策略。
尽管存在这种担忧,但似乎没有影响研究转基因抗病性的速度。罗斯林怀特劳研究所等小组就利用CRISPR技术给猪转入抗病毒基因,这种技术预计将给养猪业带来丰厚的利润。怀特劳研究所也在用另外的基因编辑技术修改免疫相关基因,提高家猪抵抗非洲猪瘟的能力。
哥伦比亚密苏里大学Randall Prather对猪的一种细胞表面蛋白进行了突变,使这种猪不容易感染一种严重的致死呼吸道病毒。也有科学家利用类似策略改造牛提高抗锥虫感染预防昏睡病的能力。
怀特劳研究所希望监管机构和消费者能对这些转基因动物有更乐观的态度。一些政府也考虑是否有必要用管理转基因技术的方法对待CRISPR技术,后者并没有转入其他基因,只是对物种自身基因进行改造。(转化医学网360zhyx.com)
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