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基因编辑的前世今生
发布时间:2018-12-03 浏览:作者:乐枫市场部  


    2018年11月26日,南方科技大学贺建奎教授宣布,一对双胞胎基因编辑婴儿在中国诞生。贺教授的基因编辑双胞胎,是通过对人类的CCR5 基因进行敲除(knock out),从而获得对艾滋病(HIV)病毒免疫的能力。消息一经发布,即在国内和国际引起了轩然大波- 11月26日,122位科学家发联合声明:强烈谴责“基因编辑婴儿” !同日,国家卫健委回应“基因编辑婴儿”:认真调查核实,依法依规处理。 
 

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                                                   贺建奎副教授(来源:南方科技大学)
    什么是基因编辑?为什么基因编辑会引起如此大的反响?接下来笔者就带你进入基因的神秘世界并对它做详细的介绍。
    自从孟德尔开创了遗传学之后,人类对于生命的认识正式进入了微观时代。1953年,沃森和克里克发现了DNA双螺旋的结构,开启了分子生物学时代。随着中心法则的确立,生命的奥秘被进一步地展示在人来的眼前。DNA自我复制DNA,DNA转录合成RNA,RNA翻译合成蛋白质。后来的各种基因科学的研究,只不过是对中心法则的完善和补充。
 

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    上世纪80年代,随着DNA内切酶和聚合酶的陆续发现,基因编辑技术也随之拉开了序幕。科学家借助各种特异性的酶,对目标基因进行“编辑”,实现对特定DNA片段的敲除、加入等。CRISPR/Cas9是最新一代的基因编辑技术,它通过对预设的DNA位点进行切割,造成DNA双链断裂,从而启动细胞内的修复机制,主要包括两种途径:1. 低保真性的非同源末端连接途径(NHEJ)。这种修复非常容易发生错误,导致修复后发生碱基缺失或插入,从而造成突变,达到基因敲除(knock out)的目的。2. DNA同源修复(HR),这种基于同源重组的修复保真性高,但发生概率低。如果提供外源修复模板,靶向核酸酶对DNA的剪切可以将同源重组发生的概率提高约1000倍。从而实现基因组的精确编辑。贺建奎的实验就是通过CRISPR/Cas9对CCR5进行了敲除(knock out)。
 

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    目前人类对于基因遗传信息的研究还处在初级阶段,对于基因组所隐藏的巨量遗传信息,只是了解了冰山一角,还有很多的问题没有解决。在受精卵阶段进行的基因编辑,会让基因组产生不可逆的变化。因此,是否会带来新的遗传问题谁也无法确认。这也是医学伦理学对此进行反对的主要原因。
    基因编辑的另一种形式是转基因技术。也就是通过人工方法将特定的基因片段转入特定生物中,重组到该生物本身的基因组中。该技术可以使重组生物获得人们所期望的新性状,培育出新品种。目前转基因技术主要应用在药物、食品等领域。转基因技术所引起的争议更多,例如转基因水稻、黄金大米等事件。目前国内取得安全证书并被批准商业化种植的作物仅仅包含棉花和番木瓜。
 

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    除了敲除(knock out),还有一种技术可以干扰到基因的正常运行,那就是RNA干扰(敲低,knock down)。我们知道,蛋白质才是参与生命现象的直接对象。根据中心法则DNA——RNA——蛋白质这一过程,如果我们人为地将RNA这一步骤消除,那么就可以在不破坏基因组的情况下,阻断蛋白质的产生。实施RNA干扰的方法主要由以下两种:1. 在转录时通过DNA修饰或染色体异染色质化等使DNA不能正常转录;2.对信使RNA(mRNA)序列进行特异性的降解。这一技术的出现,对于病毒性疾病的防止起到了积极的作用。
 

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参考文章:
《追问「世界首例艾滋病免疫基因编辑婴儿」》,丁香园2018-11-26
《中国医学科学院关于基因编辑婴儿出生事件的声明》,中华人民共和国国家卫生健康委员会2018-11-28
《质疑or理解?贺建奎在港公开发言一小时》,仪器信息网 2018/11/28
关键词:基因编辑  敲除  CRISPR/Cas9  转基因  敲低  RNA干扰  CCR5

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