可以改變生命及事物的技術(shù)
——基因編輯技術(shù)

●本刊記者/許方霄

2016 年5 月2 日，《自 然·生 物 技術(shù)》上出現(xiàn)了一項(xiàng)轟動國內(nèi)生物學(xué)界的研究成果——河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院副教授韓春雨找到基因編輯新工具，他和研究團(tuán)隊(duì)利用格氏嗜鹽堿桿菌(Natronobacterium gregoryi)的Argonaute 來實(shí)現(xiàn)DNA 引導(dǎo)的基因組編輯，真正實(shí)現(xiàn)了對基因組的任意位置進(jìn)行切割，將基因編輯的可能性推入了更廣泛的境地。雖然對此技術(shù)目前仍存在爭議，但不可否認(rèn)的是，基因編輯技術(shù)已經(jīng)被全世界科學(xué)家關(guān)注，也是國際上公認(rèn)的有前景的高精尖技術(shù)。

第一例應(yīng)用于臨床的基因編輯技術(shù)——ZFNs

世界第一例基因編輯試驗(yàn)發(fā)生于美國加利福尼亞州，這項(xiàng)試驗(yàn)采用的則是另一種不同的技術(shù)——ZFNs。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，HIV 病毒通過CCR5 這種基因進(jìn)入細(xì)胞，而少數(shù)北歐人由于CCR5 基因“變異”而具備天然的HIV 抵抗力，因此，他們做出大膽的決定——在體外利用ZFNs 基因編輯技術(shù)定點(diǎn)改造免疫細(xì)胞的CCR5 基因。

大約80 位HIV 病毒攜帶者被提取血液中的免疫細(xì)胞。52 歲的馬特·查普爾是志愿者之一，他也是一名HIV 病毒攜帶者。自從免疫細(xì)胞得到基因編輯后，他已經(jīng)有兩年時間不再需要抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療。盡管還有一些小型試驗(yàn)仍然謹(jǐn)慎地對待可能的治療效果，但毫無疑問前景仍然是比較樂觀的。2014 年3 月12日，賓夕法尼亞大學(xué)Pablo Tebas 教授團(tuán)隊(duì)在新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志撰文稱，他們利用ZFNs 基因編輯技術(shù)，顯著提高了艾滋病患者對艾滋病毒的抵抗能力。

無獨(dú)有偶，2015 年11 月5 日，又有利用ZFNs 基因編輯技術(shù)改造的UCART19細(xì)胞株，成功緩解了患者的不治之癥——急性淋巴細(xì)胞性白血病的報道。

CRISPR-Cas9 技術(shù)的發(fā)現(xiàn)

隨著科研人員的研究，新的基因編輯技術(shù)CRISPR-Cas9 應(yīng)運(yùn)而生。CRISPR 是一組名詞的首字母縮寫，其全稱為“成簇的規(guī)律性間隔的短回文重復(fù)序列”。這項(xiàng)技術(shù)可以對基因組進(jìn)行編輯，是一種可以改變DNA 的生物學(xué)系統(tǒng)，因此，世界許多遺傳學(xué)家和生化學(xué)家普遍認(rèn)為，這是一項(xiàng)可以改變所有人生命及地球上一切事物的技術(shù)，也是一項(xiàng)可以改變未來一切的偉大技術(shù)。

2012 年，美國加州大學(xué)伯克利分校生物化學(xué)家詹尼弗·杜德納教授在帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)研究細(xì)菌是如何對抗病毒感染時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)細(xì)菌遭受攻擊時，它們會產(chǎn)生一些基因物質(zhì)來匹配入侵病毒的基因序列，而這種基因物質(zhì)含有一種關(guān)鍵的蛋白質(zhì)——Cas9，它們可以吸附于病毒的DNA 上，并破壞它，讓它失去功能。詹尼弗·杜德納教授說，自公布這一發(fā)現(xiàn)后，世界上許多著名實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)采用這項(xiàng)技術(shù)并準(zhǔn)備應(yīng)用于動物、植物、真菌以及其他細(xì)菌身上，基本涵蓋了他們研究領(lǐng)域內(nèi)任何種類的有機(jī)體。

CRISPR-Cas9 或?qū)⒈粦?yīng)用于臨床治療

如今，科學(xué)家已經(jīng)可以通過同樣的程序?qū)NA 進(jìn)行插入、刪除和修補(bǔ)。CRISPR-Cas9 還可以促進(jìn)各項(xiàng)相關(guān)研究的發(fā)展，比如人類疾病在動物身上進(jìn)行的基因修正，可以導(dǎo)致疾病或獲得免疫的DNA 突變的發(fā)現(xiàn)等，科學(xué)家們還可以利用這項(xiàng)技術(shù)對細(xì)胞中組成DNA 代碼的無數(shù)化合物進(jìn)行深入研究。最重要的是，這項(xiàng)技術(shù)不僅僅見效快，而且花費(fèi)較少。

雖然這項(xiàng)技術(shù)出現(xiàn)僅有4 年時間，對病患真正的臨床試驗(yàn)尚未開始，但已經(jīng)有許多人將其列入計劃任務(wù)中，多家生物科技公司也希望能夠采用CRISPR技術(shù)進(jìn)行臨床治療。他們認(rèn)為，CRISPR技術(shù)可以用于提高T 細(xì)胞的功能，這樣免疫系統(tǒng)可以更好地識別和殺死癌細(xì)胞。血液和免疫系統(tǒng)的疾病也有望通過這項(xiàng)技術(shù)得到治療。

如果韓春雨團(tuán)隊(duì)發(fā)明的新基因編輯技術(shù)NgAgo-gDNA 的可行性能得到證實(shí)，該技術(shù)則可用于微生物、植物和動物的精準(zhǔn)基因改造，以及乙肝、艾滋病或者一些遺傳性疾病的“基因治療”，在人類血液、器官的編輯和再造等方面具有重要意義，在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、畜牧等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。