基因剪刀

張樹(shù)庸

科學(xué)家指出，人們患病多和基因有關(guān)，患了癌癥也多是因某一基因突變了。如果有一種技術(shù)能剪掉突變的基因，再植入健康的基因，是否就能治愈癌癥？

別懷疑，目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，它就是“基因剪刀”。中科院的研究者用它治愈了小白鼠的白內(nèi)障遺傳?。幻绹?guó)卡邁勒·哈利利教授及其同事用它已成功將人體細(xì)胞中潛在的艾滋病病毒消除……基因編輯的魔術(shù)開(kāi)始了！

基因剪刀“誕生”

什么是基因剪刀呢？研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌有一種能力極強(qiáng)的免疫系統(tǒng)：當(dāng)外來(lái)的病毒（噬菌體）感染細(xì)菌時(shí)，細(xì)菌就利用身體里的一種酶（Cas9）來(lái)切斷外來(lái)病毒（噬菌體）的基因。這樣，外來(lái)的病毒（噬菌體）不能在細(xì)菌身體里復(fù)制了（繁殖了），就相當(dāng)于把病毒（噬菌體）間接殺死了，這樣細(xì)菌就不會(huì)得病了。

根據(jù)這種現(xiàn)象，32歲的中國(guó)留美博士張鋒（在美國(guó)麻省理工學(xué)院）發(fā)明了一種叫作CRISPR/Cas9的技術(shù)，也叫基因編輯技術(shù)，這種技術(shù)能對(duì)基因進(jìn)行剪切，形成了一套基因編輯系統(tǒng)，或許將來(lái)人們治病可以選擇“基因手術(shù)”。

我們知道，人生病大多是由于基因的關(guān)系。例如，人患癌癥，大多是由于基因突變。如果用CRISPR/Cas9技術(shù)將機(jī)體里發(fā)生突變的基因剪切掉，植入健康的基因，人的癌癥就會(huì)從根本上治愈。

知識(shí)鏈接

CRISPR是英文Clustered Regularly Interspaced short palindromic Repeate的縮寫(xiě)，譯意為“短回文重復(fù)序列”，是細(xì)菌體內(nèi)一種對(duì)抗病毒（噬菌體）外來(lái)DNA（基因）的防御系統(tǒng)。

涌動(dòng)的“科研潮”

CRISPR/Cas9技術(shù)研究成功以后，世界各國(guó)幾千個(gè)有關(guān)實(shí)驗(yàn)室都紛紛利用CRISPR/Cas9技術(shù)廣泛地開(kāi)展著方方面面的研究，掀起了一股基因編輯研究熱潮。

例如，中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所的研究人員，利用基因編輯技術(shù)對(duì)兩個(gè)品種的猴子進(jìn)行基因改造（學(xué)術(shù)用語(yǔ)叫基因修飾）。經(jīng)過(guò)基因修飾的猴子繁殖的后代，獲得了兩個(gè)基因靶向修飾的小猴子。這一研究工作引起了國(guó)外同行專(zhuān)家的特別關(guān)注，研究論文發(fā)表在美國(guó)《細(xì)胞》雜志上。

中國(guó)科學(xué)院遺傳發(fā)育所的研究人員用該技術(shù)對(duì)水稻和小麥基因進(jìn)行修飾改造，從事育種研究，獲得成功。這一研究工作首次證實(shí)了CRISPR/Cas9技術(shù)能夠用于植物的基因編輯。研究論文刊登在美國(guó)《自然生物技術(shù)》雜志上。

中國(guó)科學(xué)院上海生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所的科研人員，用基因編輯技術(shù)治愈小白鼠的白內(nèi)障遺傳病。這一研究成果為疾病治療開(kāi)辟了新徑。研究論文發(fā)表在美國(guó)《細(xì)胞·干細(xì)胞》雜志上。

知識(shí)鏈接

“基因靶向”技術(shù)，通常被稱(chēng)作基因敲除，是指對(duì)一個(gè)結(jié)構(gòu)已知但功能未知的基因，從分子水平上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，將該基因去除，或用其他相近基因取代，然后從整體上觀察實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，推測(cè)相應(yīng)基因的功能。

治療艾滋病的“曙光”

美國(guó)坦普爾大學(xué)神經(jīng)科學(xué)研究院主任卡邁勒·哈利利教授和他的同事利用基因編輯技術(shù)，首次成功地從人類(lèi)細(xì)胞中徹底清除了潛在的艾滋病病毒（HIV-1病毒）。該項(xiàng)研究成果發(fā)表在美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》上。研究人員認(rèn)為，這是朝著永久治愈艾滋病的方向邁出的重要一步。專(zhuān)家表示：“這是一項(xiàng)令人興奮的發(fā)現(xiàn)，不過(guò)現(xiàn)在還沒(méi)有準(zhǔn)備進(jìn)行臨床試驗(yàn)，它只是證明了我們正朝著正確的方向前進(jìn)。”

哈利利教授說(shuō)，因?yàn)榘滩〔《荆℉IV-1病毒）永遠(yuǎn)不會(huì)從人體的免疫系統(tǒng)消滅，只有用基因編輯技術(shù)徹底剪切病毒基因，才能根治艾滋病。

修飾人體免疫細(xì)胞

據(jù)最新消息，美國(guó)加州大學(xué)舊金山分校的研究人員，已成功利用CRISPR/Cas9技術(shù)修飾了人體T細(xì)胞。

T細(xì)胞是免疫細(xì)胞，改造能使其升級(jí)更具殺傷力。如艾滋病病毒感染人體時(shí)，就是利用其表面的CXCR4蛋白來(lái)感染T細(xì)胞，使其喪失了殺傷力。修飾T細(xì)胞使其表面的CXCR4蛋白失去活性后，艾滋病病毒就不能感染T細(xì)胞了。

在癌癥免疫療法中，此基因編輯技術(shù)能成功關(guān)閉PD-1蛋白分子，進(jìn)而誘導(dǎo)T細(xì)胞攻擊腫瘤。該技術(shù)修飾改造T細(xì)胞，對(duì)治療人體自身免疫疾病、癌癥、艾滋病等都是一個(gè)新的思路?？茖W(xué)家非常看好此技術(shù)，T細(xì)胞在血液中循環(huán)，能到達(dá)很多病灶，也方便從患者體內(nèi)采集，經(jīng)編輯后再回輸?shù)交颊唧w內(nèi)，能更有針對(duì)性地治療（此成果見(jiàn)美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》2015年7月刊）。

這種CRISPR/Cas9基因剪刀技術(shù)，是一種簡(jiǎn)便、價(jià)廉、多功能、高效率的新技術(shù)，它也因此被譽(yù)為“基因組編輯的魔術(shù)手術(shù)刀”。