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什么是基因编辑技术
最近这两年,在诺贝尔奖的角逐中,基因编辑技术一直都是一个夺奖大热门。要了解基因编辑,首先你得知道的是——基因。
我们的身体,就像是一个由很多细胞组成的王国;而在每一个细胞里,又有很多携带着遗传信息的小纸条,它们就是DNA。
在这个DNA上,有一些叫做基因的片段。它们决定了你有棕色的眼睛,黑色的头发,黄色的皮肤,也规定了你身上的每一种细胞负责干什么。
这就是从细胞到染色体再到DNA双螺旋结构。换句话说:携带着遗传信息DNA盘绕重叠组成了具有遗传性质的染色单体,而染色单体是细胞组成的基本单位。
可以说,基因,就像是人体的代码。有了这组漂亮的代码,我们人体这个复杂的程序,才能跑得起来。
在20世纪70年代以前,人们从来没有想过,这串复杂的源代码,也就是基因,竟然还可以被人为地改变;人们也从来没有尝试过,用改变基因的方法,来治疗血友病、色盲、肌肉萎缩症等基因病。
但现在,这种局面正在悄然地发生改变——科学家们已经可以像用剪刀剪开小纸条一样,通过删除一小段DNA,或加入一小段DNA等方式,来改变人或其他生物体的基因。这就是所谓的基因编辑。
如图蓝色的是原有的DNA,而金色的是科学家筛选过后合适的DNA片段,然后将其重新组合在一起形成一个新的DNA片段,并具有遗传效应。
目前为止,科学家们发现的最先进的基因编辑机制之一,叫做CRISPR。
这个CRISPR,听起来很黑科技的样子,但其实,这种神奇的系统,在某些细菌的免疫系统中,本来就天然存在着——当细菌们遇到病毒入侵的时候,它们的体内会被注入病毒的DNA。这对细菌来说是致命的。因此,一旦被入侵,细菌就会想尽办法消灭敌人。
它们像电影里的特工一样,快速地在自己的数据库中识别出通缉犯——也就是病毒的DNA,并把这个通缉犯的信息输入到一个导航系统里。
同时,细菌还会派出一位杀手:一个胖胖的蛋白质(Cas9),让它在第一时间,带着导航去抓通缉犯,并把通缉犯,也就是病毒的DNA,无情地一刀剪断。
这样,细菌的小命就保住了。这就是CRISPR系统在自然界的工作原理。
现在我们回到人类文明中。通过操纵CRISPR这把基因剪刀,科学家们,不仅可以对基因进行人为的剪切或修改;而且还可以极其精准地改造任意一段基因。
比如这种小老鼠,只要对它7号染色体上的一个基因(Tyr)做一点小小的改变,本来应该是黑色的小老鼠,就会长出白色的毛来;
通过改造一种蚊子的基因,科学家们可以有效抑制疟疾的传播;此外,还可以对植物的基因进行改造,改良品种,提高产量。
怎么样,听起来是不是特别厉害?别急,这还不算最厉害的。
亓磊本人
年,一位叫亓磊的华人科学家发现,CRISPR系统里那个胖胖的蛋白质,除了可以做剪刀杀手之外,竟然还能做快递小哥——
刚才我们已经说过,这个蛋白质,会随身带着导航,去把通缉犯给一刀剪断。
但如果科学家命令它不能杀死通缉犯,而只是按照人的指令,去给特定目标传递信息呢?比如“打开A基因”、“关闭B基因”、“癌细胞去死”等等。
那么现在,这个蛋白质,实际上就变成了给人类跑腿儿的使者。这么一来,人类甚至都可以直接和癌症对上话了。
就像亓磊所说的,基因编辑技术,正在以超乎科学家们想象的速度向前发展。也许就在不远的将来,基因编辑技术真的会像程序员写代码一样,彻底破解人体的奥秘。
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