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首頁(yè) 精品范文 基因編輯

基因編輯

時(shí)間:2023-05-30 09:26:50

開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇基因編輯,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進(jìn)步。

基因編輯

第1篇

很多人擔(dān)憂,基因編輯技術(shù)的過快發(fā)展會(huì)讓人類社會(huì)陷入倫理難題。不過,估計(jì)很少有人料到,它竟然登上了“大規(guī)模殺傷性與擴(kuò)散性武器”威脅清單。 被列為大規(guī)模殺傷性武器

在近期的美國(guó)情報(bào)界年度全球威脅評(píng)估報(bào)告中,基因編輯被列為潛在的大規(guī)模殺傷性武器之一。該報(bào)告稱:“這種有雙向用途的技術(shù)分布廣泛、成本較低、發(fā)展迅速,任何蓄意或無(wú)意地誤用,都可能引發(fā)國(guó)家安全問題或嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)問題。”

美方情報(bào)人員產(chǎn)生這種擔(dān)憂的主要原因是,生物技術(shù)屬于一種“雙向用途”技術(shù),可以作為正常的科學(xué)發(fā)展也可以作為武器使用。該報(bào)告還指出了一些新的發(fā)現(xiàn)――“在經(jīng)濟(jì)全球化的背景下,找到具有相關(guān)專業(yè)知識(shí)和技術(shù)的人員也變得更加容易。” 存在危害人類的可能性

所謂基因編輯,就是將苷酸序列進(jìn)行刪除和插入等操作,使人們可以依照自己的意愿改寫遺傳密碼。例如,可以通過改變?nèi)祟惻咛サ幕颍迯?fù)其中的致病部分,并使“優(yōu)質(zhì)基因”得以遺傳。這樣,意味著阿爾茨海默綜合征、唐氏綜合征等家族遺傳疾病存在徹底根除的可能。

長(zhǎng)期以來(lái),只能通過物理和化學(xué)誘變、同源重組等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)基因編輯。 這些方法要么編輯位置隨機(jī),要么需要花費(fèi)大量人力物力進(jìn)行操作,但CRISPR/Cas9技術(shù)的出現(xiàn),使得科技人員能夠方便而精確地對(duì)DNA和苷酸序列進(jìn)行編輯,不僅操作更為簡(jiǎn)單,成本也極低:應(yīng)用者只需花60美元便可以在網(wǎng)上買到其中最基本的材料。有科學(xué)家擔(dān)心基因編輯技術(shù)會(huì)被用于研發(fā)“殺手蚊子”,或者制造可以大面積摧毀主要農(nóng)作物的瘟疫,甚至研制可以剪斷人體DNA的病毒。

“基因編輯的誕生打破了傳統(tǒng)的、天然的、緩慢的遺傳及變異和進(jìn)化的過程。因此,適當(dāng)利用對(duì)人類進(jìn)步和文明有好處,但不當(dāng)利用確實(shí)存在用來(lái)制造危害人類的病毒或病菌的可能。”中華醫(yī)學(xué)會(huì)智庫(kù)專家、免疫學(xué)博士錢勇表示。 目前階段有點(diǎn)“危言聳聽”

雖然如此,把基因編輯技術(shù)列入大規(guī)模殺傷性武器威脅清單還是令一些科學(xué)家大跌眼鏡。

中科院植物研究所植物分子生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任劉春明說(shuō):“這是一個(gè)正常的過程,新技術(shù)出現(xiàn)時(shí)人們總會(huì)有很多擔(dān)心,常常是經(jīng)過一段時(shí)間以后,人們會(huì)冷靜下來(lái),真正知道它是否具有潛在的破壞性。”

清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士生導(dǎo)師郗喬然認(rèn)為,目前基因編輯技術(shù)的使用仍局限于實(shí)驗(yàn)室中。“現(xiàn)在把基因編輯列入大規(guī)模殺傷性武器威脅清單,就這一技術(shù)目前的發(fā)展階段來(lái)看,我個(gè)人認(rèn)為有點(diǎn)危言聳聽。”她補(bǔ)充說(shuō),盡管不排除未來(lái)這種技術(shù)發(fā)展到一定程度后會(huì)出現(xiàn)人們所擔(dān)心的情況。(據(jù)科技日?qǐng)?bào)、第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào))

第2篇

農(nóng)業(yè)時(shí)代的開啟

“遺傳”,聽起來(lái)是個(gè)人人都能理解的名詞。中國(guó)人說(shuō)“種瓜得瓜,種豆得豆”,英美人說(shuō)“l(fā)ike father like son”。這些俗語(yǔ)里反映的生物代際之間的相似性,就是遺傳。先人們大概早就發(fā)現(xiàn),不管是動(dòng)物還是植物,不管是生物的外形、行為,還是性格,這些性狀都能在一代代的繁衍中頑強(qiáng)地延續(xù)和保留下來(lái)。

實(shí)際上,早在人類文明開始之前,人類就已經(jīng)充分―盡管也許是下意識(shí)―觀察到了遺傳現(xiàn)象的存在,甚至已經(jīng)開始利用遺傳規(guī)律改善自己的生活了。

現(xiàn)代人類的祖先可以追本溯源到數(shù)百萬(wàn)年前的非洲大陸。在兩百多萬(wàn)年的無(wú)盡歲月里,先祖?zhèn)冊(cè)诜侵薮箨懮喜杉参锕麑?shí)、捕獲動(dòng)物,過著靠天吃飯、隨遇而安的日子。人類文明的曙光出現(xiàn)在距今十幾二十萬(wàn)年前。那時(shí),現(xiàn)代人的直系祖先―人屬智人種―出現(xiàn)在非洲大陸,并且很快一批批地走出非洲,在全世界的各個(gè)大陸和主要島嶼上開枝散葉,也把采集和狩獵的固有天性帶到了世界各地。在那個(gè)時(shí)候,還壓根看不出我們這些身材矮小、面相平凡的先祖會(huì)在日后成為整個(gè)地球的主宰。

然而,就像突然擁有了某種未知的魔力一般,差不多從一萬(wàn)年前開始,在世界各地快樂采集和狩獵的智人先祖?zhèn)儯瑤缀踉谝徽Q坶g就改變了賴以生存的生活方式。這些變化開啟了農(nóng)業(yè)時(shí)代,也最終催生了今天建立在發(fā)電機(jī)、汽車、互聯(lián)網(wǎng)和生物技術(shù)基礎(chǔ)上的全新人類社會(huì)。而這一切變化的開端,就是祖先們對(duì)于遺傳規(guī)律的利用。

在賈雷德?戴蒙德的名著《槍炮、病菌與鋼鐵》中對(duì)此有著生動(dòng)詳盡的討論。就在人類先祖走出非洲的必經(jīng)之路上,地中海東岸生長(zhǎng)著繁茂的野生小麥,它們的種子富含蛋白質(zhì)和淀粉。不難想象,當(dāng)生活在中東新月沃地的人類先祖?zhèn)冊(cè)谂既婚g發(fā)現(xiàn)這種植物后,一定會(huì)如獲至寶地將它們作為日常采集和儲(chǔ)藏的對(duì)象。對(duì)于先祖?zhèn)儊?lái)說(shuō),這和他們數(shù)百萬(wàn)年來(lái)在非洲大陸的日常采集工作并無(wú)分別。

但是如果先祖?zhèn)兿胍堰@些野生小麥挖出來(lái),為他們提供穩(wěn)定的食物來(lái)源,就會(huì)遇到一些棘手的問題。野生小麥的麥穗會(huì)在成熟后自動(dòng)從麥稈上脫落,將種子盡力播撒到周圍的泥土里。這是這些禾本科植物賴以生存繁衍的性狀之一,但這也使得人類先祖想要大規(guī)模收獲小麥種子變得非常困難。后來(lái),在某個(gè)不知名的具體年代,生活在中東地區(qū)的遠(yuǎn)古居民們無(wú)意間發(fā)現(xiàn)了一些遺傳變異小麥。這些小麥的麥穗即便成熟以后,也不會(huì)自動(dòng)脫落。

泛生子的概念

從理性高度思考遺傳本質(zhì)

很容易想象,如果這些變異小麥出現(xiàn)在野外,我們只有死路一條。因?yàn)樗鼈兺耆珶o(wú)法通過脫落的麥穗散播自己的后代。但這些變異植株對(duì)于我們的先祖?zhèn)儊?lái)說(shuō)卻無(wú)比珍貴,因?yàn)檫@樣的遺傳突變小麥會(huì)大大方便他們?cè)诠潭〞r(shí)間大批收割麥穗、儲(chǔ)存麥粒!更要緊的是,先祖?zhèn)円欢ㄒ苍跓o(wú)意間發(fā)現(xiàn)了遺傳的秘密―種瓜得瓜,種豆得豆,因此這些仿佛是上天賜予般的神奇的小麥種子,也將會(huì)頑強(qiáng)地保留這種對(duì)人類先祖而言―而不是對(duì)小麥自身,極其有利的性狀。所以我們可以想象,先祖?zhèn)兛赡軙?huì)將這些奇怪的植物小心移植到村莊周圍,用心呵護(hù),直到收獲第一批成熟的種子。這些種子將成為下一年擴(kuò)大種植的基礎(chǔ)。就這樣,伴隨著一代代人類先祖?zhèn)兊募?xì)心發(fā)現(xiàn)、栽培和收獲,符合人類需要的優(yōu)良性狀被保留了下來(lái),一直保留到今天。這些無(wú)意間發(fā)現(xiàn)的遺傳突變小麥,可能標(biāo)志著人類農(nóng)業(yè)社會(huì)的開端。

最早從理性高度思考遺傳本質(zhì)的,是同樣生活在地中海邊的古希臘人。在古希臘哲學(xué)家德謨克利特和希波克拉底看來(lái),遺傳現(xiàn)象必然有著現(xiàn)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ),不需要用虛無(wú)縹緲的神來(lái)解釋。在他們的想象里,遺傳的本質(zhì)是一種叫作“泛生子”的微小顆粒。這種肉眼不可見的顆粒,在先輩的體內(nèi)無(wú)處不在,忠實(shí)記錄了先輩從形態(tài)到性格的各種性狀,并且會(huì)在過程中進(jìn)入后者體內(nèi)。以泛生子顆粒承載的信息為藍(lán)圖,子代得以表現(xiàn)出對(duì)先輩們的忠實(shí)模仿。

必須承認(rèn),泛生子的概念本身,其實(shí)并沒有解決任何實(shí)際問題。或者刻薄點(diǎn)說(shuō),這只是把人們習(xí)以為常的遺傳現(xiàn)象用一個(gè)聽起來(lái)晦澀難懂的名詞概括了出來(lái)而已。但是這個(gè)從現(xiàn)象到概念絕非毫無(wú)用處。至少,借用這個(gè)概念,人們可以把許多看起來(lái)很不一樣的現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)。

例如,無(wú)性生殖―微小的細(xì)菌和酵母能夠一分為二產(chǎn)生兩個(gè)后代;有性生殖―雌雄家畜后會(huì)產(chǎn)生出一群嗷嗷待哺的小崽兒;甚至還包括果樹的嫁接―為什么果樹嫁接后的果實(shí)會(huì)帶有接穗和砧木的共同特征,不就是因?yàn)榉荷宇w粒能夠從砧木毫無(wú)障礙地流動(dòng)到接穗里面去,和接穗的泛生子合二為一嘛。

因此,這個(gè)生命力頑強(qiáng)的概念從古希臘時(shí)期一直流傳到了近代。甚至在19世紀(jì)中期,在達(dá)爾文創(chuàng)立進(jìn)化論,為地球生命和人類的起源找到科學(xué)解釋的時(shí)候,他仍然借用泛生子的概念作為自然選擇理論的遺傳基礎(chǔ)。

進(jìn)化論遭到的批評(píng)

宗教人士的攻擊與嚴(yán)肅的科學(xué)批評(píng)

在達(dá)爾文看來(lái),一個(gè)生物個(gè)體的所有器官、組織乃至細(xì)胞,都磧兇約鶴ㄊ艫姆荷子顆粒。手的泛生子記錄著每個(gè)動(dòng)物的手掌大小、寬窄、掌紋乃至毛發(fā)的生長(zhǎng)位置,眼睛的泛生子當(dāng)然少不了記錄眼睛的大小、虹膜的顏色等。在的過程中,來(lái)自父母雙方的泛生子融合在一起,共同決定了后代們五花八門的遺傳性狀。

更要緊的是,泛生子攜帶的生命藍(lán)圖一旦出錯(cuò),就會(huì)導(dǎo)致后代遺傳性狀的“突變”,而這些突變,就是達(dá)爾文進(jìn)化論中自然選擇和適者生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。正是因?yàn)橛型蛔儯淮飩€(gè)體才會(huì)具有微小但能夠穩(wěn)定遺傳的差異,而這些遺傳差異影響著生物個(gè)體在環(huán)境中生存和繁衍的能力,并最終導(dǎo)致適者生存。

達(dá)爾文的進(jìn)化論在誕生后遭到了猛烈攻擊,特別是在宗教界人士和虔誠(chéng)的信徒們看來(lái),達(dá)爾文的學(xué)說(shuō)褻瀆了人類萬(wàn)物之靈的神圣性,也把傳說(shuō)中按照自己的模樣造人的上帝置于可有可無(wú)的尷尬地位。但很少有人知道的是,進(jìn)化論同樣遭遇了嚴(yán)肅的科學(xué)批評(píng)。熱力學(xué)創(chuàng)始人之一、物理學(xué)家開爾文勛爵當(dāng)時(shí)估算出地球的年齡至多不會(huì)超過一億年,而這點(diǎn)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠積累出達(dá)爾文進(jìn)化所需要的五花八門的遺傳突變(當(dāng)然,后來(lái)人們意識(shí)到地球的年齡遠(yuǎn)大于此)。

古生物學(xué)家們對(duì)此發(fā)出了詰難,按照進(jìn)化論,地球上必然存在許許多多物種之間的中間形態(tài),但是它們的化石又在哪里呢?有一個(gè)批評(píng)可能是最致命的,因?yàn)樗暦Q發(fā)現(xiàn)了進(jìn)化論和遺傳融合理論的深刻矛盾,換句話說(shuō)就是,達(dá)爾文辛辛苦苦為進(jìn)化論找到的遺傳基礎(chǔ),可能根本不支持進(jìn)化論的聲明!這一批評(píng)來(lái)自蘇格蘭工程師、愛丁堡大學(xué)教授亨利?弗萊明?詹金。他評(píng)論說(shuō),按照達(dá)爾文的進(jìn)化論,生物的遺傳物質(zhì)需要經(jīng)歷漫長(zhǎng)、微小的突變過程,才能產(chǎn)生足夠顯著的形狀變化,最終造就地球上千萬(wàn)種五花八門的物種。

新書速遞

冷暴力

作者:[法國(guó)]瑪麗-弗朗斯?伊里戈揚(yáng)

出版社:后浪丨北京聯(lián)合出版公司

出版日期:2017年6月

定價(jià):38.00元

本書首次提出了“精神虐待”這一概念,它廣泛發(fā)生在婚姻、家庭和職場(chǎng)中,施虐者通過拒言語(yǔ)歪曲、諷刺、嘲笑、輕蔑、否定人格等常用手段來(lái)欺凌、控制受虐者,使這種關(guān)系持續(xù)下去,讓受虐者無(wú)法逃脫。

日本新中產(chǎn)階級(jí)

作者:[美國(guó)]傅高義

出版社:上海譯文出版社

出版日期:2017年5月

定價(jià):60.00元

傅高義在學(xué)術(shù)生涯之初被斥為“鄉(xiāng)下人”后,意識(shí)到一個(gè)社會(huì)學(xué)家如果從未在另一種文化中生活過,何談理解本國(guó)社會(huì)?1958年至1960年,他來(lái)到東京市郊展開田野研究,描寫日本社會(huì)快速變遷之際的“新中產(chǎn)階級(jí)”―工薪族和他們的家庭。此書是他的成名作。

外婆的道歉信

作者:[瑞典]弗雷德里克?巴克曼

出版社:天津人民出版社

出版日期:2017年5月

第3篇

基因剪刀修飾細(xì)胞

一歲的蕾拉?理查茲患有復(fù)發(fā)性急性淋巴細(xì)胞白血病,是一種難以治愈的白血病。盡管藥物化療能治愈一些白血病,但化療對(duì)于復(fù)發(fā)性急性淋巴細(xì)胞白血病還是束手無(wú)策。此前,蕾拉已經(jīng)接受過化療,但效果不佳,只能用姑息療法維持生命。在走投無(wú)路之時(shí),大奧德蒙街醫(yī)院向蕾拉的父母提議可以試用新的基因療法,而且,這種療法已經(jīng)在小鼠身上進(jìn)行過試驗(yàn),效果較好。

為了挽救女兒的生命,蕾拉的父母同意了。蕾拉的父母熱衷于嘗試新療法,蕾拉的媽媽莉莎說(shuō):“我們不想接受姑息治療,所以我們要求醫(yī)生為我們的女兒嘗試任何治療,哪怕是以前沒有嘗試過的。”而且,治療方案也經(jīng)過了醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn),并且由掌握這一特定基因修飾方式的法國(guó)Cellectis生物科技公司提供經(jīng)過基因修飾的T細(xì)胞。

由于蕾拉患復(fù)發(fā)性急性淋巴細(xì)胞白血病,體內(nèi)正常的免疫T細(xì)胞已經(jīng)很少,因此需要利用他人(供體)捐贈(zèng)的健康T細(xì)胞。在利用之前,要對(duì)供體T細(xì)胞進(jìn)行基因修飾,即用一種基因剪刀――轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶(TALEN)向健康的供體T細(xì)胞添加新的基因,將它們武裝起來(lái)對(duì)抗白血病。

TALEN是一種可靶向修飾特異基因序列的酶,它借助于TAL效應(yīng)子(一種由植物細(xì)菌分泌的天然蛋白)來(lái)識(shí)別特異性DNA堿基對(duì)。TAL效應(yīng)子可被設(shè)計(jì)來(lái)識(shí)別和結(jié)合所有的目的DNA序列。對(duì)TAL效應(yīng)子附加一個(gè)核酸酶就生成了TALEN。TAL效應(yīng)核酸酶可與DNA結(jié)合并在特異位點(diǎn)對(duì)DNA鏈進(jìn)行切割,從而導(dǎo)入新的遺傳物質(zhì)(基因)。此前,TALEN的特異性切割活性在酵母、擬南芥、水稻、果蠅及斑馬魚等多個(gè)動(dòng)植物體系和體外培養(yǎng)細(xì)胞中得到驗(yàn)證。

利用TALEN對(duì)供體T細(xì)胞中的特定基因進(jìn)行切割后會(huì)呈現(xiàn)兩種效應(yīng)。一是治療白血病的藥物不能損傷和殺滅基因修飾的T細(xì)胞,二是這種被修飾的T細(xì)胞被重新編程,因此,輸入蕾拉的體內(nèi)只是去殺滅其體內(nèi)病變的白細(xì)胞。這種被修飾的T細(xì)胞稱為UCART19細(xì)胞。

UCART19細(xì)胞由Cellectis公司研發(fā),大奧德蒙街醫(yī)院的研究人員通過靜脈注射,用10分鐘的時(shí)間把1毫升的UCART19細(xì)胞注入了蕾拉的血流中。然后對(duì)蕾拉進(jìn)行隔離,讓她不受感染,因?yàn)槔倮拿庖呦到y(tǒng)非常虛弱。幾周后,蕾拉體內(nèi)的白血病細(xì)胞就明顯消失。

然而,這并非是治療的結(jié)束。輸入的UCART19細(xì)胞只是殺滅了蕾拉體內(nèi)的白血病細(xì)胞,下一步還需要接受骨髓移植來(lái)重建蕾拉被治療摧毀的整個(gè)造血和免疫系統(tǒng)。不過,經(jīng)檢查,蕾拉的骨髓細(xì)胞是健康的,血細(xì)胞計(jì)數(shù)也在恢復(fù)正常。未來(lái)就是要找到一位配型相同的供者,由其提供健康的骨髓,移植到蕾拉體內(nèi)以重建蕾拉的造血系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)。所以,僅從蕾拉是白血病基因療法世界第一例看,也不過是基因剪刀治療白血病的第一步成功,或成功了一半,即把患者體內(nèi)的白血病細(xì)胞清除掉。

多種基因剪刀治療多種疾病

在利用UCART19細(xì)胞治療白血病之前,采用另一種基因剪刀――鋅指核酸酶(ZFN)治療艾滋病也獲得了初步成功。

ZFN又名鋅指蛋白核酸酶,并非自然存在,而是一種人工改造的核酸內(nèi)切酶,由一個(gè)DNA識(shí)別區(qū)域和一個(gè)非特異性核酸內(nèi)切酶構(gòu)成,其中DNA識(shí)別區(qū)域有特異性,在DNA特定位點(diǎn)結(jié)合,而非特異性核酸內(nèi)切酶有剪切功能,兩者結(jié)合可在DNA特定位點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)切割。

美國(guó)加利福尼亞州Sangamo生物科學(xué)公司用ZFN對(duì)供體T細(xì)胞進(jìn)行基因修飾,對(duì)T細(xì)胞上一個(gè)基因刪除和滅活,這個(gè)基因編碼的蛋白就是艾滋病病毒(HIV)進(jìn)入T細(xì)胞的結(jié)合靶分子,即T細(xì)胞受體CCR5δ32。ZFN修飾CCR5δ32基因可使其縮短,并導(dǎo)致其有名無(wú)實(shí),HIV就難以識(shí)別這個(gè)T細(xì)胞的蛋白分子(大門),從而無(wú)法入侵T細(xì)胞,由此可以治療艾滋病。

2014年,Sangamo公司的費(fèi)奧多?烏爾諾夫研究小組對(duì)12名艾滋病患者試驗(yàn),輸入經(jīng)過基因編輯的健康供者的T細(xì)胞,有效地抑制了HIV入侵T細(xì)胞,有6名患者停止服用抗HIV的藥物,說(shuō)明這種基因編輯療法初步體現(xiàn)了效果。由于有了初步結(jié)果,現(xiàn)在Sangamo公司正在擴(kuò)大試驗(yàn),對(duì)70多名艾滋病患者試驗(yàn)這種基因編輯療法。

受到這種基因編輯療法治療結(jié)果的鼓舞,Sangamo公司還在擴(kuò)大基因療法的戰(zhàn)場(chǎng)。2015年10月,烏爾諾夫研究小組報(bào)告了他們用ZFN對(duì)猴子試驗(yàn)治療血友病的結(jié)果。研究人員對(duì)15只猴子注射攜帶編碼ZFN基因和凝血IX因子基因的病毒,以治療血友病。白蛋白是肝臟大量合成的血液蛋白,ZFN能切割基因組中編碼白蛋白的基因,并將一個(gè)健康的凝血IX因子基因?qū)牖蚪M中。結(jié)果發(fā)現(xiàn),猴子肝臟開始制造更多凝血IX因子,血液中凝血IX因子增加10%。

烏爾諾夫認(rèn)為,利用ZFN和TALEN基因剪刀可以治療多種疾病。例如,白蛋白基因類似人類基因組的一個(gè)USB接口,在這個(gè)位置也可利用ZFN或TALEN基因剪刀插入其他基因以治療疾病。

不過,Sangamo公司利用基因剪刀治療血友病還未取得美國(guó)食品與藥物管理局(FDA)的許可證。2015年9月美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)一個(gè)委員會(huì)同意開展基因編輯治療的臨床研究,并可能對(duì)凝血IX因子基因治療開綠燈。現(xiàn)在Sangamo公司已經(jīng)向FDA提出申請(qǐng),如果獲得FDA批準(zhǔn),臨床試驗(yàn)可望在2016年展開。

無(wú)論是利用ZFN,還是TALEN基因剪刀治療疾病,目前還只是在對(duì)T細(xì)胞的某種基因進(jìn)行編輯、刪除以治療疾病,是一種間接的基因療法。更為直接的用基因剪刀切除致病基因的療法也在試驗(yàn)之中,這就是名為CRISPRCas的基因剪刀。

CRISPR的全稱是,成簇的規(guī)律性間隔短回文重復(fù)序列,Cas則是指與CRISPR相關(guān)的基因。CRISPRCas技術(shù)是繼ZFN、胚胎干細(xì)胞(ES)打靶和TALEN等基因編輯技術(shù)后用于定點(diǎn)剪切、敲除特定基因的第四種方法,不僅可以用于治療疾病,還可能修改胚胎,創(chuàng)造新的物種,甚至創(chuàng)造“超人”。

現(xiàn)在,CRISPRCas治療疾病的一個(gè)試驗(yàn)是治療β地中海貧血。美國(guó)加州大學(xué)舊金山分校的簡(jiǎn)悅威教授及其同事在2014年8月5日的《基因組研究》發(fā)表文章稱,他們嘗試用CRISPRCas治療β地中海貧血獲得初步成功。β地中海貧血是由HBB基因突變引起的,會(huì)造成嚴(yán)重的血紅蛋白缺乏。全球每10萬(wàn)人中有1人受到這種疾病的影響,目前還沒有能夠治愈β地中海貧血的辦法。

研究人員先將β地中海貧血患者的皮膚細(xì)胞(成纖維細(xì)胞)轉(zhuǎn)變?yōu)檎T導(dǎo)的多能干細(xì)胞(iPSC),然后利用CRISPRCas編輯技術(shù)來(lái)糾正HBB特殊位點(diǎn)的DNA序列,即切割雙鏈DNA中HBB突變位點(diǎn)。然后,細(xì)胞自身會(huì)通過同源重組用正確的核苷酸序列修復(fù)DNA。經(jīng)過基因校正HBB突變之后的誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞沒有檢測(cè)到脫靶效應(yīng),細(xì)胞保持著完全的多能性,核型也很正常。

之后,研究人員把這些誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞分化為紅細(xì)胞,結(jié)果紅細(xì)胞的HBB表達(dá)恢復(fù)正常。不過,要將CRISPRCas編輯技術(shù)真正用于臨床治療β地中海貧血,還有較長(zhǎng)的路要走。

第4篇

一、CRISPR的發(fā)展歷程

1985年,日本大阪大學(xué)學(xué)者發(fā)表堿性磷酸酶基因的研究性篇論文,該發(fā)現(xiàn)涉及編碼基因附近存在的小的DN段.之后有三個(gè)獨(dú)立的生物信息學(xué)團(tuán)隊(duì)作出報(bào)告,他們的研究均暗示CRISPR在微生物免疫中有可能發(fā)揮了作用,他們?cè)趫?bào)告中指出了間隔區(qū)DNA與噬菌體的基因序列通常高度匹配.2007年,科學(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn),添加或刪除和噬菌體DNA相匹配的間隔區(qū)DNA會(huì)改變嗜熱鏈球菌對(duì)噬菌體攻擊的抵抗力,這是對(duì)間隔區(qū)DNA功能的巨大突破.2011年科研工作者開始嘗試解析各種與CRISPR相關(guān)的蛋白質(zhì)的功能,最終分離出了Cas9蛋白質(zhì)的CRISPR系統(tǒng),這一發(fā)現(xiàn)為研究間隔區(qū)DNA如何在細(xì)菌的免疫防御中發(fā)揮了關(guān)鍵作用.2013年初,《Science》雜志公布了兩項(xiàng)最新研究成果,首次證明了Cas9 核酸酶可以對(duì)小鼠和人類細(xì)胞進(jìn)行有效的編輯,是更為安全的哺乳動(dòng)物細(xì)胞基因組編輯的新方法.如今,科研工作者能夠通過設(shè)計(jì)gRNA,靶向包括果蠅、斑馬魚、小鼠、大鼠和人類等在內(nèi)的許多物種的基因組中的幾乎任何堿基序列,實(shí)現(xiàn)真正的基因工程的遺傳編輯.

CRISPR系統(tǒng)從初發(fā)現(xiàn)到2013年的系統(tǒng)建立實(shí)現(xiàn)了在多個(gè)物種中的應(yīng)用,并將在更多的物種中得到應(yīng)用.

二、CRISPR的工作原理

雖然科學(xué)家到目前為止還沒有完成弄清楚CRISPR-Cas/Cas9 系統(tǒng)的詳細(xì)作用機(jī)制, 但已基本明確了該系統(tǒng)的作用過程.目前大家比較公認(rèn)的該系統(tǒng)的作用機(jī)制大體可分為以下3個(gè)不同的階段,如圖2.

噬菌體侵入宿主時(shí),首先產(chǎn)生編碼蛋白,這個(gè)過程由Cas/Cas9基因完成.編碼蛋白產(chǎn)生后靶向調(diào)節(jié)間隔序列.此后,基因組中被靶向的間隔序列被剪切,整合到宿主基因組的5′端.短的參入間隔序列被轉(zhuǎn)錄為crRNAs.最后,在CAS蛋白復(fù)合物的參與下,靶向干擾噬菌體的基因組序列.

三、Cas9的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

雖然CRISPR/Cas9被發(fā)現(xiàn)的歷史并不長(zhǎng),但其在工業(yè)和學(xué)術(shù)領(lǐng)域方面的應(yīng)用已經(jīng)非常的廣泛.

首先,CRISPR/Cas9的特性被用于不同菌株分類.由于Cas9蛋白的來(lái)源是細(xì)菌來(lái)源,所以要使得Cas9蛋白在不同動(dòng)物細(xì)胞核內(nèi)高效轉(zhuǎn)運(yùn),需要在蛋白上添加真核細(xì)胞的核定位序列.科學(xué)家通過改造Cas9使得多系統(tǒng)都能夠進(jìn)行CRISPR/Cas9應(yīng)用.

此外,相比于遺傳學(xué)中常用的ZFN和TALEN兩種人工核酸酶,CRISPR/Cas9憑借其可以造成特異性的單鏈切口,激活細(xì)胞的同源重組機(jī)制的特點(diǎn)因而具有極大的優(yōu)勢(shì).同時(shí),對(duì)CRISPR/Cas9進(jìn)行多個(gè)位點(diǎn)修飾方法,實(shí)現(xiàn)大片段缺失的突變改造機(jī)制.這就為困擾人類多年的遺傳疾病的治療帶來(lái)了一線曙光.通過科學(xué)家的努力,CRISPR/Cas9系統(tǒng)已經(jīng)能夠精確編輯小鼠和大鼠基因組特定的基因位點(diǎn),目前已經(jīng)成功應(yīng)用于大小鼠基因的敲除和過表達(dá)的模型制備.Cas9在科研工作中的突破性貢獻(xiàn),為無(wú)數(shù)科學(xué)工作者提供了敲除的平臺(tái)以便更好的研究.

教科書上已經(jīng)對(duì)1997年體細(xì)胞克隆多利羊的報(bào)道做出了“突破性進(jìn)展”的評(píng)述.然而轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物由于技術(shù)和輿論壓力仍然不為所有人接受.而如果充分利用CRISPR/Cas9介導(dǎo)的基因組編輯技術(shù),則有可能使這一局面得到改觀.比如有科研小組利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)定點(diǎn)修飾豬等家畜的基因組,通過CRISPR/Cas9修飾影響家畜生產(chǎn)的基因單核苷酸多態(tài)性,從而可以提高豬肉瘦肉率、綿羊肌肉含量等.此外,CRISPR/Cas9在干細(xì)胞研究中也有著應(yīng)用.

四、Cas9獲得的榮譽(yù)

新技術(shù)CRISPR/Cas9,被稱為“DNA 剪刀”或“基因剪刀”.這項(xiàng)科研的重要意義在于可以為人類的健康謀福祉.自 2012年6月首度亮相之后,獲得了許多科學(xué)家的認(rèn)可,在數(shù)個(gè)國(guó)際會(huì)議上備受推崇,為基因治療和遺傳疾病的研究拓展了思路,提供了全新的治療策略.眾所周知,人類有許多疾病,例如鐮刀型細(xì)胞貧血癥、糖尿病、愛滋病、抑郁癥等,都與基因有關(guān).人們廣泛利用 Cas9技術(shù),從基因的源頭上探究這些疾病發(fā)病的根源,嘗試找出新的標(biāo)靶藥物,達(dá)到治愈疾病的目的.新技術(shù)CRISPR/Cas9甚至還可以應(yīng)用于改造酵母菌,讓其來(lái)生產(chǎn)生物燃料,從而緩解人類的能源危機(jī);應(yīng)用于改造小麥,使其能抵抗害蟲和干旱天氣,緩解人類的糧食危機(jī).美國(guó)著名教授 Jonathan Weissman 稱:“ CRISPR/Cas9技術(shù)徹底改變游戲規(guī)則,現(xiàn)在我們可隨意啟動(dòng)或關(guān)閉遺傳因子.”

第5篇

關(guān)鍵詞:反義RNA;RNA干擾;ZFN;TALEN;CRISPR-Cas系統(tǒng)

中圖分類號(hào):Q78 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2017)08-1405-08

DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2017.08.002

Research Progress on Loss of Gene Function Technologies

NING Hui-yua,b,LIU Caia,b,ZOU Hua-wena,b

(a.College of Agriculture;b.Hubei Collaborative Innovation Center for Grain Industry,Yangtze University,Jingzhou 434025,Hubei,China)

Abstract: Loss of gene function technology is one of the most important and efficient methods to study gene function at present. Now main widely used loss of gene function technologies are anti-sense RNA, RNA interference,ZFN,TALEN,CRISPR-Cas nucleases technology and so on. Those technologies aim to inhibiting or turning off the expression of the target gene, researching the change of the biological phenotype, and thus their related functions were speculated. In the practical studies, loss of gene function is always along with gene overexpression, providing the most direct evidence for gene function research, which was widely used in biology, medicine, agriculture and other fields. This paper systematically introduces the developing history, technological principles and application of some common loss of gene function technologies, and the protest of their future research and application is introduced.

Key words: anti-sense RNA; RNA interference; ZFN; TALEN; CRISPR-Cas nucleases

20世o50年代DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn),標(biāo)志著人們對(duì)生命科學(xué)的研究進(jìn)入了分子生物學(xué)時(shí)代。隨著后基因組時(shí)代的到來(lái),基因組學(xué)的研究重心從揭示生命的所有遺傳信息結(jié)構(gòu)、組成等轉(zhuǎn)移到對(duì)功能的研究上。除了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)基因(基因過量表達(dá))外,定向抑制或完全消除特定基因的表達(dá)也是目前研究基因生物學(xué)功能的重要手段。因此,出現(xiàn)了反義RNA、RNA干擾等技術(shù)。隨著研究技術(shù)手段的發(fā)展,近年來(lái)又興起了ZFN技術(shù)、TALEN技術(shù)、CRISPR-Cas系統(tǒng)等基因功能修飾技術(shù)。這些技術(shù)不斷被發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用,極大地促進(jìn)了生物學(xué)研究的發(fā)展。本研究主要對(duì)基因功能缺失技術(shù)發(fā)展歷程、技術(shù)原理及應(yīng)用等方面進(jìn)行概述。

1 反義RNA技術(shù)

反義RNA是指與靶RNA(多為mRNA)具有互補(bǔ)序列的RNA分子,它通過與靶RNA進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的結(jié)合方式影響mRNA的后續(xù)翻譯過程。反義RNA最早在原核生物E.coli的產(chǎn)腸桿菌素的Col E1質(zhì)粒中發(fā)現(xiàn)[1]。隨后發(fā)現(xiàn)在真核生物中也存在天然的反義RNA,特別是發(fā)現(xiàn)了人工構(gòu)建的反義寡核苷酸在真核生物中具有生物學(xué)效應(yīng)以來(lái),反義RNA技術(shù)已成為一種直接有效的人為控制基因表達(dá)的方法,并且倍受生物學(xué)界關(guān)注。

1.1 反義RNA作用機(jī)理

反義RNA主要通過與靶RNA以堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式結(jié)合,參與基因表達(dá)調(diào)控。其作用機(jī)理為:①在DNA復(fù)制水平上。反義RNA通過與DNA復(fù)制時(shí)的起始引物RNA結(jié)合,阻止RNA引物與模板DNA的結(jié)合,抑制DNA的復(fù)制。②在轉(zhuǎn)錄水平上。反義RNA可以直接與mRNA5′端互補(bǔ),阻止轉(zhuǎn)錄。③在翻譯水平上。反義RNA通過與mRNA上的特定序列互補(bǔ)配對(duì)而結(jié)合。結(jié)合位置包括起始密碼子AUG、靶mRNA的非編碼區(qū)、原核生物的SD序列以及真核生物的mRNA5′端,從而直接或間接地抑制mRNA的翻譯[2]。

1.2 反義RNA技術(shù)的應(yīng)用

目前,反義RNA技術(shù)作為一種重要的基因調(diào)控手段,在植物、病毒、細(xì)菌中得到廣泛應(yīng)用。在植物中最顯著的應(yīng)用是果實(shí)成熟的控制。科學(xué)家通過控制乙烯合成途徑中的關(guān)鍵酶來(lái)限制乙烯的合成,從而達(dá)到控制果實(shí)成熟的目的[3]。Oeller等[4]利用反義RNA技術(shù)抑制ACC合成酶的活性,使果實(shí)內(nèi)的乙烯含量被抑制了99.5%。這為果實(shí)的貯藏、加工、運(yùn)輸?shù)忍峁┝诵路椒ā?/p>

反義RNA技術(shù)在植物抗病方面也得到了很好的應(yīng)用。植物病毒是影響植物生長(zhǎng)的重要因素之一。由于DNA病毒和RNA病毒在復(fù)制和表達(dá)的過程中都要經(jīng)歷RNA生物合成階段,這為利用反義RNA技術(shù)進(jìn)行抗病毒研究提供了理論依據(jù)。Nelson等[5]利用TMV 5′端的基因片段作為目的基因,成功構(gòu)建了反義基因并獲得了表達(dá)反義基因的轉(zhuǎn)基因煙草植株。試驗(yàn)結(jié)果表明,病毒RNA和后代病毒的合成被抑制了25~50倍,病毒侵染癥狀大量減少甚至消失,并且該抗病毒性狀可穩(wěn)定遺傳。

由于抗生素的濫用,細(xì)菌的耐藥性越來(lái)越強(qiáng)。為了能夠快速、簡(jiǎn)便獲得新的抗菌藥物,反義RNA技術(shù)被應(yīng)用到藥物篩選模型上。2006年科學(xué)家在金黃色葡萄球菌體內(nèi)誘導(dǎo)表達(dá)出了針對(duì)單功能脂肪酸合成酶FabF的反義RNA,并構(gòu)建了反義工程菌。研究發(fā)現(xiàn),構(gòu)建的反義工程菌對(duì)FabF(Fatty acidbiosynthesis geneF)的特異性抑制劑非常敏感,通過藥物篩選獲得了能夠有效抑制MRSA(Methicillin Resistant Staphylococcus Aureus)和VRE(Vancomycin-Resistant Enterococci)的新型抗生素平板霉素[6]。因此,可利用反義RNA技術(shù)尋找新型抗生素解決細(xì)菌耐藥性的問題。

1.3 反義RNA技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

隨著研究的不斷深入,人們對(duì)反義RNA技術(shù)也有了比較成熟的認(rèn)識(shí)。與傳統(tǒng)的基因敲除技術(shù)相比,反義RNA技術(shù)具有許多的優(yōu)越性。①反義RNA技術(shù)操作較簡(jiǎn)單,適用范圍廣泛。通過靶mRNA的序列就可以合成所需的反義RNA,可用多個(gè)反義RNA同時(shí)阻斷多個(gè)基因的表達(dá)。②特異性強(qiáng)[7]。反義RNA技術(shù)可以有選擇性的迅速抑制目的基因的表達(dá)。該技術(shù)不會(huì)對(duì)蛋白質(zhì)產(chǎn)生完全抑制,從而能避免致死突變,對(duì)細(xì)胞的正常生長(zhǎng)影響較小。③安全性高[8]。導(dǎo)入細(xì)胞的反義RNA不能被翻譯產(chǎn)生蛋白質(zhì),因此該技術(shù)在基因工程上的應(yīng)用具有很大的安全性。

眾多的因素限制了反義RNA的發(fā)展。主要包括:①成本較高。②靶基因定位困難。由于高等生物的基因組復(fù)雜,對(duì)特殊基因的靶向定位很困難。③使用效率問題。反義RNA的堿基序列、含量、靶序列結(jié)合部位和濃度等都會(huì)影響其使用效率[9]。

2 RNA干擾技術(shù)

RNA干擾(RNA interference,RNAi)是指與靶mRNA存在同源互補(bǔ)序列的雙鏈RNA(double-stranded RNA,dsRNA)在細(xì)胞內(nèi)特異性地降解靶mRNA的一種基因轉(zhuǎn)錄后沉默現(xiàn)象[10]。這一現(xiàn)象在自然界中廣泛存在,是生物體在進(jìn)化過程中形成的一種進(jìn)化上保守的用來(lái)抵御外來(lái)基因或外來(lái)病毒侵犯的防御機(jī)制。

1990年Napoli等[11]將查爾酮合成酶CHS基因轉(zhuǎn)入到牽牛花中,試圖獲得開出深紫色花朵的牽牛花,結(jié)果卻得到了白色和斑片狀花朵,即轉(zhuǎn)入的CHS基因和與該基因同源的色素基因的表達(dá)均受到抑制,將這種現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)錄后基因沉默 (Post-transcriptional gene silencing)或者共抑制(Co-suppression)。1994年Cogoni等[12]分別將外源基因albino-1和albino-3轉(zhuǎn)入粗糙脈孢菌(Neurospora)中,也出現(xiàn)了與植物共抑制相同的轉(zhuǎn)錄后基因沉默現(xiàn)象,將其稱為基因壓制(Gene quelling)現(xiàn)象。1995年Guo等[13]發(fā)現(xiàn)將秀麗新小桿線蟲(Caenorhabditis elegans)par-1基因的正義鏈RNA和反義鏈RNA分別注射到線蟲體內(nèi)均會(huì)抑制par-1基因的表達(dá),但當(dāng)時(shí)的理論無(wú)法解釋這一現(xiàn)象。直到1998年Fire等[10]才解釋了這一現(xiàn)象,即RNAi是由于dsRNA引起的轉(zhuǎn)錄后序列特異性基因沉默,并將其命名為基因沉默(Gene silencing)。

2.1 RNA干_作用機(jī)理

RNA干擾作用機(jī)理可分為3個(gè)過程:siRNA的形成、靶mRNA的降解、RNAi的形成。①siRNA的形成[14]。細(xì)胞質(zhì)中的內(nèi)源性或外源性的長(zhǎng)dsRNA首先與Dicer酶結(jié)合,形成Dicer-dsRNA復(fù)合物,在Dicer酶的RNase的作用下,長(zhǎng)dsRNA被特異性地裂解為21~23 nt siRNA。其5′端為磷酸基,3′端為羥基且含有2個(gè)突出的黏性末端。②靶mRNA的降解。siRNA在解旋酶的作用下解鏈,形成正義鏈和反義鏈,其中的反義鏈可指導(dǎo)形成RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體(RISC)[15]。在siRNA的引導(dǎo)下,RISC通過堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式識(shí)別具有同源序列的靶mRNA并進(jìn)行剪切,其剪切位點(diǎn)為與siRNA反義鏈互補(bǔ)的第1個(gè)核苷酸下游的11或12個(gè)核苷酸處,然后降解靶mRNA。③RNAi的形成。在RNA依賴性RNA聚合酶(RdRP)的作用下,以靶mRNA為模板,siRNA為引物,合成dsRNA。合成的dsRNA在Diser酶的作用下,又產(chǎn)生新的siRNA,如此循環(huán)多次,可以使RNAi的作用進(jìn)一步放大。因此,少量的siRNA可以產(chǎn)生高效的基因沉默效應(yīng)[16]。研究還發(fā)現(xiàn)siRNA除了能導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄后基因沉默,還可指導(dǎo)DNA甲基化酶與DNA的特定部位結(jié)合,引發(fā)該特定部位DNA中的胞嘧啶甲基化,導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄水平的基因沉默[17]。

2.2 RNA干擾技術(shù)的應(yīng)用

雖然人們對(duì)RNA干擾的研究只有短短的十幾年時(shí)間,但發(fā)展卻極為迅速,在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。①疾病治療上的應(yīng)用。RNA干擾作為一種基因敲除技術(shù),在腫瘤、病毒感染、遺傳病治療方面得到了廣泛應(yīng)用。An等[18]利用RNA干擾技術(shù)構(gòu)建了卵巢癌OVCAR3細(xì)胞IGF-IR基因的siRNA表達(dá)質(zhì)粒,通過脂質(zhì)體法轉(zhuǎn)染到人的卵巢癌OVCAR3細(xì)胞中,研究發(fā)現(xiàn)IGF-IR基因的siRNA能顯著抑制其mRNA及蛋白質(zhì)的表達(dá),并且還能抑制OVCAR3細(xì)胞的增殖。RNA干擾技術(shù)為疾病在基因領(lǐng)域的治療提供了新方法。②作為基因研究的新工具。由于RNA干擾能特異性的抑制目的基因的表達(dá),根據(jù)其表型等的改變可以分析基因的功能,因此是研究基因功能的一種有效的手段[19]。Yu等[20]通過構(gòu)建cyclin D1基因的siRNA表達(dá)質(zhì)粒,研究cyclin D1基因?qū)Π毯鄹泶癯衫w維細(xì)胞的細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期的變化。③RNA干擾技術(shù)還被廣泛應(yīng)用于信號(hào)傳導(dǎo)通路的研究。通過和傳統(tǒng)的缺失突變技術(shù)結(jié)合,RNA干擾技術(shù)可以很容易確定復(fù)雜信號(hào)傳導(dǎo)途徑中不同基因的上下游關(guān)系[21]。Jin等[22]利用RNAi技術(shù)發(fā)現(xiàn)argonaute-1在FMRP參與神經(jīng)元發(fā)育和突觸生長(zhǎng)過程中起重要作用,證明FMRP能調(diào)節(jié)信號(hào)通路。④藥物的開發(fā)與應(yīng)用。RNA干擾可作為尋找和鑒定新藥物靶標(biāo)的工具。利用RNA干擾技術(shù)可以明顯縮短從鑒定到認(rèn)識(shí)藥物靶基因功能的時(shí)間,有助于藥物開發(fā)過程中對(duì)已知靶基因功能的高通量分析[23]。Duff等[24]利用RNA干擾技術(shù)能降低蛋白轉(zhuǎn)移酶9(PCSK9)的表達(dá)量,研究發(fā)現(xiàn)PCSK9表達(dá)量的降低能明顯降低小鼠血清膽固醇水平,說(shuō)明沉默PCSK9可成為治療高膽固醇的藥物靶點(diǎn)。

2.3 RNA干擾技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

RNA干擾技術(shù)具有以下特點(diǎn):①高效性。RNAi存在級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)。siRNA在Diser酶的作用下,以靶mRNA為模板可以產(chǎn)生新的siRNA,如此循環(huán)多次,可以使RNA干擾的作用進(jìn)一步放大。因此,少量的siRNA可以產(chǎn)生高效的基因沉默效應(yīng)。②特異性。siRNA與靶mRNA通過堿基互補(bǔ)配對(duì)原則進(jìn)行結(jié)合,只特異性的誘導(dǎo)靶mRNA的降解。研究表明,即使是一個(gè)堿基的錯(cuò)配,也會(huì)影響靶mRNA沉默效率[25]。對(duì)mRNA前體幾乎沒有影響,以內(nèi)含子或啟動(dòng)子構(gòu)成的dsRNA也不產(chǎn)生RNA干擾現(xiàn)象。③可傳播和可遺傳性。RNA干擾效應(yīng)可以在不同細(xì)胞間進(jìn)行傳遞,并且可以傳遞到下一代。Fire等[10]通過將dsRNA注射到線蟲體內(nèi),發(fā)現(xiàn)dsRNA可以擴(kuò)散到其他細(xì)胞中,并且在下一代也表現(xiàn)出了RNA干擾現(xiàn)象。

目前,對(duì)RNA干擾的研究仍處于初級(jí)階段,還有許多問題亟待解決。主要包括:①存在脫靶現(xiàn)象。siRNA可以引起一些非靶基因的非特異性沉默或表達(dá)上調(diào),抑制細(xì)胞的正常生長(zhǎng)。②穩(wěn)定性差。siRNA導(dǎo)入受體細(xì)胞后RNA干擾效應(yīng)持續(xù)數(shù)天后便會(huì)消失。③載體的安全性問題。在臨床應(yīng)用上,載體作為外來(lái)抗原可激活機(jī)體的免疫應(yīng)答,使載體失活,甚至可能對(duì)機(jī)體造成嚴(yán)重的不良后果[26]。

3 鋅指核酸酶(ZFN)技術(shù)

1983年,鋅指蛋白(Zinc finger protein,ZFP)首次在非洲蛙蟾轉(zhuǎn)錄因子IIIA中被發(fā)現(xiàn)。隨著研究的不斷深入,人們對(duì)ZFP有了進(jìn)一步的了解。1996年Kim等[27]將鋅指結(jié)構(gòu)域與IIs型限制性核酸內(nèi)切酶FokⅠ的切割結(jié)構(gòu)域融合,獲得了具有識(shí)別特性的人工合成的核酸內(nèi)切酶。隨后,Bibikova等[28]利用ZFN技術(shù)對(duì)爪蟾的卵母細(xì)胞開展外源DNA修復(fù)試驗(yàn),并取得成功。Bibikova等[29]又利用ZFN技術(shù)成功敲除了果蠅的一個(gè)內(nèi)源基因。ZFN技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)基因的高效定點(diǎn)修飾,對(duì)研究基因的功能具有重要意義。

3.1 ZFN的結(jié)構(gòu)及作用機(jī)理

ZFN是由鋅指蛋白(ZFP)結(jié)構(gòu)域和核酸內(nèi)切酶(FokⅠ)的切割結(jié)構(gòu)域兩部分組成[27]。ZFP結(jié)構(gòu)域主要負(fù)責(zé)識(shí)別并特異結(jié)合靶DNA序列。FokⅠ的切割結(jié)構(gòu)域主要負(fù)責(zé)切割靶DNA。

ZFP結(jié)構(gòu)域一般是由3~6個(gè)Cys2-His2型的鋅指結(jié)構(gòu)域串聯(lián)組成,多個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)的串聯(lián)不僅可識(shí)別較長(zhǎng)的靶DNA序列,還可以增加其修飾的特異性。每個(gè)鋅指折疊成α-β-β(C端-N端)型的二級(jí)結(jié)構(gòu)[30],其中的α螺旋可插入到DNA雙螺旋的大溝,α螺旋中的-1~+6位的7個(gè)氨基酸殘基(+4位通常為亮氨酸殘基)決定了對(duì)靶DNA識(shí)別的特異性[31]。每個(gè)鋅指蛋白可識(shí)別并結(jié)合一個(gè)三聯(lián)體密碼(圖1a)[32]。

FokⅠ是海床黃桿菌(Flavobacterium okeanokoites)表達(dá)的一種限制性內(nèi)切酶,通過與ZFP的C端融合形成ZFN單體。FokⅠ的切割結(jié)構(gòu)域必須形成二聚體才能發(fā)揮內(nèi)切酶活性[33]。因此,在切割靶位點(diǎn)時(shí),2個(gè)ZFN單體按照一定的距離和方向同各自的靶DNA鏈特異結(jié)合,2個(gè)FokⅠ切割結(jié)構(gòu)域恰好可形成有活性的二聚體,在2個(gè)結(jié)合位點(diǎn)的間隔區(qū)(Spacer,通常為5~7 bp)切割DNA產(chǎn)生DSB切口。細(xì)胞再通過非同源性末端接合(NHEJ)或同源重組(HR)等方式對(duì)基因進(jìn)行修復(fù),改變靶DNA序列,從而達(dá)到基因敲除的目的[34](圖1b)。構(gòu)建能特異性識(shí)別靶DNA的ZFP結(jié)構(gòu)域是ZFN技術(shù)的關(guān)鍵。因此,只需根據(jù)目的基因設(shè)計(jì)出鋅指結(jié)構(gòu)域,再與FokⅠ融合形成ZFNs。然后將融合的ZFNs通^電穿孔、轉(zhuǎn)染及病毒運(yùn)輸?shù)确绞綄?dǎo)入細(xì)胞核中完成對(duì)靶基因敲除。

3.2 ZFN技術(shù)的應(yīng)用

ZFN作為一種靶向修飾技術(shù),可以精確地修飾基因及其周圍調(diào)控元件,在生物體基因組改造與基因功能研究等方面得到廣泛應(yīng)用。ZFN已經(jīng)成功應(yīng)用于線蟲、大鼠、小鼠、中國(guó)倉(cāng)鼠、果蠅、海膽、斑馬魚、家蠶、植物、豬及人類iPS細(xì)胞和ES細(xì)胞中[35]。主要包括以下兩方面:①對(duì)動(dòng)植物基因組的靶向修飾。Bibikova等[29]利用ZFN技術(shù)對(duì)果蠅X性染色體的yellow基因進(jìn)行定點(diǎn)修飾,結(jié)果發(fā)現(xiàn)50%的雄性果蠅發(fā)生顏色的改變。Zhang等[36]設(shè)計(jì)了針對(duì)敲除擬南芥ADH1和TT4基因的ZFN,通過雌激素誘導(dǎo)啟動(dòng)子表達(dá),研究發(fā)現(xiàn)T1代分別有7%和16%的植物含有體細(xì)胞突變,并且能穩(wěn)定遺傳給后代。②疾病的治療。Li等[37]利用ZFN技術(shù)治愈了血友病B型小鼠,這為以后利用ZFN技術(shù)治療基因疾病提供了新的有效手段。

3.3 ZFN技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

ZFN作為第一代人工核酸內(nèi)切酶技術(shù),打破了只能通過同源重組的方式對(duì)基因組進(jìn)行改造的觀念。ZFN技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括:①與傳統(tǒng)的方法相比較,ZFN技術(shù)提高了基因組的編輯效率,操作簡(jiǎn)單,可以快速敲除目的基因。②能夠廣泛地應(yīng)用于各種生物,并誘導(dǎo)靶位點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)突變。

ZFN技術(shù)也存在著許多的局限性:①存在脫靶現(xiàn)象。由于ZFN對(duì)靶位點(diǎn)進(jìn)行切割時(shí)容易脫靶,導(dǎo)致細(xì)胞代謝紊亂,從而對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒副作用。②存在上下文依賴效應(yīng)[38]。ZFN在識(shí)別靶DNA位點(diǎn)時(shí),識(shí)別靶DNA的重復(fù)氨基酸之間會(huì)相互作用,導(dǎo)致識(shí)別的特異性發(fā)生改變,即識(shí)別靶DNA的特異性不高,影響基因打靶的效果。③成本高。由于ZFN的特異性不高,很難設(shè)計(jì)出高特異性的鋅指組合,目前該技術(shù)一直被生物公司壟斷。

4 轉(zhuǎn)錄激活子樣效應(yīng)物核酸酶(TALEN)技術(shù)

1989年一類可以使植物患病的轉(zhuǎn)錄激活子樣效應(yīng)蛋白TALE(Transcription activator-like effector)在黃單胞桿菌(Xanthomonas)中分離得到[39]。2007年Kay等[40]發(fā)現(xiàn)一種TALE蛋白(AvrBs3)可以被黃單胞桿菌注入到宿主細(xì)胞內(nèi),然后進(jìn)入宿主細(xì)胞核,與宿主upa20基因的啟動(dòng)子結(jié)合,激活宿主upa20基因的表達(dá)。2009年Moscou等[41]發(fā)現(xiàn)了TALE蛋白特異結(jié)合宿主基因啟動(dòng)子的機(jī)制。隨著對(duì)TALE蛋白的深入了解,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)TALE蛋白可以補(bǔ)足第一代人工合成的核酸內(nèi)切酶(ZFN)技術(shù)的許多缺陷。2010年Christian等[42]首次報(bào)道了人工構(gòu)建的TALEN技術(shù)。2011年Li等[43]用AvrXa7和PthXo1中天然存在的TALE重復(fù)序列進(jìn)行了類似的試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)FokⅠ結(jié)構(gòu)域連接到TALE結(jié)構(gòu)域的C端的切割效果好于連接到N端。2012年Deng等[44]通過解析TALE蛋白的晶體結(jié)構(gòu),清晰揭示了TALE蛋白結(jié)合DNA的作用機(jī)制,為以后更好改造和應(yīng)用TALEN打下了基礎(chǔ)。

4.1 TALEN的結(jié)構(gòu)及作用機(jī)理

TALEN是由TALE結(jié)構(gòu)域和核酸內(nèi)切酶(FokⅠ)的切割結(jié)構(gòu)域兩部分組成[45]。與ZFN技術(shù)原理類似,TALE結(jié)構(gòu)域主要負(fù)責(zé)識(shí)別并特異結(jié)合靶DNA序列,F(xiàn)okⅠ的切割結(jié)構(gòu)域主要負(fù)責(zé)切割靶DNA。

TALE蛋白是由N端的具有分泌信號(hào)功能的易位結(jié)構(gòu)域(Translocation domain,TD)、中部DNA特異識(shí)別結(jié)合域、C端核定位信號(hào)(Nuclear localization signal,NLS)和轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域(Activation domain,AD)4部分構(gòu)成。其中,中部DNA特異識(shí)別結(jié)合域是由一系列數(shù)目不定的串聯(lián)重復(fù)單元組成。每個(gè)重復(fù)單元通常由34個(gè)氨基酸組成[46],其中32個(gè)氨基酸是高度保守的,只有12位和13位上的氨基酸是可變化的,這2個(gè)氨基酸又被稱為重復(fù)可變雙殘基(Repeat variable diresidue,RVD)。每個(gè)重復(fù)單元只識(shí)別1個(gè)核苷酸,其識(shí)別的特異性由RVD決定,并且RVD可與4種堿基有特定的配對(duì)關(guān)系,即NI特異識(shí)別A,HD特異識(shí)別C,NG特異識(shí)別T,NH特異識(shí)別G,NN對(duì)應(yīng)G或A[41,46]。研究發(fā)現(xiàn),第12位氨基酸主要起穩(wěn)定RVD環(huán)的功能,第13位氨基酸是真正識(shí)別特異堿基的氨基酸,決定識(shí)別的特異性[44,47](圖2a)。

FokⅠ與TALE的C端融合形成TALEN。對(duì)靶DNA進(jìn)行切割時(shí),F(xiàn)okⅠ也需要形成二聚體發(fā)揮切割作用,當(dāng)兩個(gè)TALEN分別結(jié)合到各自的靶DNA序列上時(shí),2個(gè)FokⅠ會(huì)在靶DNA序列的間隔區(qū)(Spacer,14~18 bp)處形成二聚體[48],并對(duì)靶DNA進(jìn)行切割,形成DSB切口,進(jìn)而引發(fā)細(xì)胞內(nèi)的NHEJ和HR修復(fù)機(jī)制,導(dǎo)致基因沉默(圖2b)。總之,通過構(gòu)建不同的TALE就可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同靶DNA的切割。

4.2 TALEN技術(shù)的應(yīng)用

TALEN技術(shù)的發(fā)明使得基因組編輯效率明顯提高,因此,在人、小鼠、大鼠、斑馬魚、水稻、擬南芥等物種中得到廣泛應(yīng)用。①遺傳病治療方面的應(yīng)用。科研人員利用TALEN技術(shù)對(duì)來(lái)源β-地中海貧血病人的非整合型iPSCs進(jìn)行珠蛋白基因HBB修復(fù),研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞在修復(fù)過程中沒有產(chǎn)生TALEN引發(fā)的脫靶突變并且這些修復(fù)好的iPSCs具有多能性及正常核型,表明這種方法可作為一種治療地中海貧血疾病的有效途徑[50]。②生物模型的構(gòu)建。2014年中國(guó)科學(xué)家利用TALEN技術(shù)成功的敲除了食蟹猴基因。首次用該技術(shù)成功構(gòu)建了非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型[51]。③新品種的培育。Li等[52]利用TALEN技術(shù)剔除掉了水稻基因組中對(duì)水稻白葉枯病敏感基因Os11N3,獲得了穩(wěn)定遺傳的抗病水稻新品種。這也顯示出了TALEN技術(shù)介導(dǎo)的基因定點(diǎn)修飾在作物遺傳育種中具有廣闊的應(yīng)用前景。

4.3 TALEN技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

作為第二代人工合成的核酸內(nèi)切酶技術(shù),與ZFN技術(shù)相比,TALEN技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。①與ZFN技術(shù)相比,TALEN篩選更為簡(jiǎn)便,它不需要復(fù)雜的篩選過程,只需要簡(jiǎn)單的分子克隆技術(shù)就可以獲得高效的TALEN。②脫靶現(xiàn)象減少,降低了對(duì)細(xì)胞的毒性。③切割位點(diǎn)的特異性強(qiáng)。

TALEN技術(shù)雖然有很多優(yōu)點(diǎn),但也存在許多不足。主要包括:①TALE蛋白較大,并且序列重復(fù)性很強(qiáng),構(gòu)建表達(dá)載體較為復(fù)雜[53]。一般由生物公司合成,r格較貴。②仍然存在脫靶現(xiàn)象。③一對(duì)TALEN只能對(duì)一個(gè)靶基因進(jìn)行修飾。當(dāng)對(duì)多個(gè)基因同時(shí)進(jìn)行編輯時(shí),需要共轉(zhuǎn)染多個(gè)TALEN載體,這樣會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)染效率下降,很難獲得所需的陽(yáng)性細(xì)胞[54]。

5 CRISPR-Cas核酸酶(CRISPR-Cas RGNs)技術(shù)

1987年Ishino等[55]首先在大腸桿菌的堿性磷酸酶基因下游發(fā)現(xiàn)了成簇的短間隔重復(fù)序列,但該序列當(dāng)時(shí)沒有引起人們的足夠重視。隨著研究的不斷深入,發(fā)現(xiàn)大約40%的細(xì)菌和90%的古生菌都存在這種成簇的短間隔重復(fù)序列。2002年這種成簇的短間隔重復(fù)序列被命名為串聯(lián)間隔短回文重復(fù)序列[56,57](Clustered regularly interspaced shortpalindromic repeats,CRISPR)。此外,在CRISPR位點(diǎn)附近還存在著多個(gè)與CRISPR相關(guān)的Cas(CRISPR-associated genes)基因。隨后的研究又發(fā)現(xiàn),CRISPR中的間隔序列與質(zhì)粒或噬菌體等外源DNA序列高度同源。當(dāng)病毒入侵宿主細(xì)胞時(shí),細(xì)菌和古細(xì)菌中的CRISPR序列就能夠引導(dǎo)CRISPR相關(guān)(CRISPR-associated,Cas)蛋白使外源DNA降解,從而起到免疫保護(hù)的作用[58]。

5.1 CRISPR-Cas系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及作用機(jī)理

CRISPR-Cas系統(tǒng)主要是由CRISPR序列元件和Cas基因家族蛋白組成[59]。目前,CRISPR-Cas系統(tǒng)一般被分為3種類型:Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。Ⅰ型和Ⅲ型系統(tǒng)在介導(dǎo)靶DNA雙鏈降解時(shí)需要多種Cas蛋白的參與,而Ⅱ型CRISPR-Cas系統(tǒng)只需要Cas9就可完成對(duì)靶DNA雙鏈的切割[60]。通過比較,Ⅱ型CRISPR-Cas系統(tǒng)更為簡(jiǎn)便,更適合應(yīng)用于基因編輯。目前,CRISPR-Cas技術(shù)主要是Cas9系統(tǒng)的應(yīng)用,本研究將對(duì)CRISPR-Cas9系統(tǒng)進(jìn)行闡述。

CRISPR序列元件主要是由一個(gè)前導(dǎo)序列(Leader)、多個(gè)重復(fù)序列(Repeats)及多個(gè)間隔序列(Spacers)組成,其中重復(fù)序列和間隔序列以相互交替的方式連接(圖3)。前導(dǎo)序列是一段富含AT,長(zhǎng)度為550 bp的不保守序列,位于CRISPR的上游,可啟動(dòng)CRISPR序列轉(zhuǎn)錄;重復(fù)序列是一組長(zhǎng)度為23~50 bp,平均長(zhǎng)度為31 bp的高度保守的短小序列;間隔序列為來(lái)源于噬菌體、質(zhì)粒等的平均長(zhǎng)度為36 bp的外源基因片段即原間隔序列(Protospacers)[61]。Cas9是一個(gè)多結(jié)構(gòu)域蛋白,主要由α-螺旋組成的識(shí)別區(qū)(REC)、位于蛋白中間位置的HNH核酸酶結(jié)構(gòu)域、 位于氨基末端的RuvC-like結(jié)構(gòu)域以及位于C端的PAM結(jié)合區(qū)組成[62]。

CRISPR-Cas9系統(tǒng)[63]的作用機(jī)理可分為3個(gè)階段:①可變間隔序列的獲得[64]。CRISPR-Cas9系統(tǒng)能夠識(shí)別外源核酸中的特殊片段,該特殊片段中存在原型間隔序列毗鄰基序(Protospacer-associated motif,PAM),并將PAM旁的原型間隔序列加工整合入自身基因組中的CRISPR序列中。②crRNA(CRISPR-derived RNA)的形成[60]。在前導(dǎo)序列的啟動(dòng)下CRISPR轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生前體CRISPR RNA(pre-CRISPR RNA,pre-crRNA),隨后CRISPR轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的tracrRNA(trans- activating crRNA)與pre-crRNA形成RNA異二聚體,在Cas蛋白的作用下,pre-crRNA被加工成crRNA。③對(duì)外源DNA的切割[64]。成熟的crRNA、tracrRNA及Cas9結(jié)合形成一個(gè)三元的沉默復(fù)合物。而后在crRNA的引導(dǎo)下由Cas9蛋白對(duì)目的基因進(jìn)行切割。在切割時(shí)Cas9蛋白的HNH能夠特異性識(shí)別與crRNA互補(bǔ)配對(duì)的模板鏈并對(duì)其切割,切割位點(diǎn)位于PAM上游3 nt處;RuvC-1ike參與另一條鏈特定位點(diǎn)的切割,切割位點(diǎn)位于PAM上游3~8 nt處(NGG位點(diǎn))[65]。Cas9蛋白對(duì)外源DNA進(jìn)行切割后也會(huì)產(chǎn)生DSB切口,并通過NHEJ和HR的方式進(jìn)行修復(fù)[66](圖4)。因此,通過設(shè)計(jì)不同的crRNA可以使CRISPR-Cas9剪切不同的DNA序列。Jinek等[67]將成熟的crRNA和tracrRNA這兩種RNA構(gòu)建成一個(gè)向?qū)NA(single-guide RNA,sgRNA)與Cas9融合,發(fā)現(xiàn)由sgRNA和Cas9蛋白構(gòu)成的新CRISPR-Cas系統(tǒng)仍可對(duì)目的基因進(jìn)行切割。所以,可將CRISPR-Cas9系統(tǒng)簡(jiǎn)化成Cas9蛋白與sgRNA。

5.2 CRISPR-Cas系統(tǒng)的應(yīng)用

目前,CRISPR-Cas系統(tǒng)的應(yīng)用仍處在初級(jí)階段,但在基因功能的研究、模式生物的構(gòu)建、遺傳育種等方面得到廣泛應(yīng)用。①在基因功能研究中的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的基因敲除技術(shù)相比,CRISPR-Cas系統(tǒng)能夠?qū)Χ喾N細(xì)胞及生物體的目的基因進(jìn)行高效快速的敲除,是研究基因功能的重要工具。Shalem等[68]構(gòu)建了一個(gè)含有65 000種sgRNA的文庫(kù),這些sgRNA可以靶向人類基因組中18 080種基因,幾乎涵蓋了每個(gè)已知的基因。并將編碼這些sgRNA的基因和編碼Cas9蛋白的基因一起轉(zhuǎn)運(yùn)到人類細(xì)胞中,從而篩選出具有特定功能的基因。②動(dòng)物模型的構(gòu)建。2013年Wang等[69]在小鼠的胚胎干細(xì)胞中使用CRISPR-Cas9系統(tǒng),對(duì)Tet1、Tet2、Tet3、Sry和Uty-8這5個(gè)基因進(jìn)行同時(shí)編輯,產(chǎn)生了基因敲除新個(gè)體。這為研究基因家族成員的功能相關(guān)性提供新方法。③新品種的改良與培育方面的應(yīng)用。Shan等[70]利用CRISPR-Cas9技術(shù)去掉了一個(gè)小麥基因,得到了耐白粉病的小麥新品種。還利用CRISPR-Cas9技術(shù)定點(diǎn)突變了水稻和小麥兩種作物的OsPDS和TaMLO基因,發(fā)現(xiàn)原生質(zhì)體中基因突變效率為14.5%~38.0%,水稻轉(zhuǎn)基因植物中突變效率4.0%~9.4%,并且在T0代獲得了水稻純合PDS突變體,呈現(xiàn)預(yù)期的白化和矮小表型。

5.3 CRISPR-Cas系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

作為第三代人工合成的核酸酶,與ZFN技術(shù)和TALEN技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。主要表現(xiàn)在:①CRISPR-Cas系統(tǒng)的切割能力更強(qiáng)。CRISPR-Cas系統(tǒng)可以切割一些ZFN和TALEN不能接近的位點(diǎn)[71]。②操作更為簡(jiǎn)便,試驗(yàn)周期更短,成本更低。突變不同的靶位點(diǎn)只需設(shè)計(jì)與靶位點(diǎn)互補(bǔ)的sgRNA,然后將sgRNA克隆到表達(dá)質(zhì)粒上即可。③CRISPR-Cas系統(tǒng)可以同時(shí)對(duì)多個(gè)靶基因進(jìn)行定點(diǎn)修飾,因此大大提高了修飾效率。

CRISPR-Cas系統(tǒng)的應(yīng)用仍處于初級(jí)階段,存在許多不足:①5′-GN19NGG-3′的結(jié)構(gòu)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)限制性,會(huì)對(duì)靶位點(diǎn)以外的序列進(jìn)行編輯,產(chǎn)生多余的DNA突變[72]。②CRISPR-Cas系統(tǒng)識(shí)別靶序列的長(zhǎng)度較短,不能根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)節(jié)。③仍存在脫靶現(xiàn)象。

6 展望

基因功能缺失技術(shù)已經(jīng)在生物學(xué)各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,成為了研究基因的主要方法。隨著基因功能缺失技術(shù)的不斷更新,已從反義RNA技術(shù)發(fā)展到了CRISPR-Cas技術(shù),并且其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛,對(duì)目的基因的編輯效率越來(lái)越高,操作越來(lái)越簡(jiǎn)便。目前基因功能缺失技g仍存在許多不足,限制了其發(fā)展。隨著研究的不斷深入與發(fā)展,基因功能缺失技術(shù)必將得到不斷改進(jìn)和完善,也一定會(huì)對(duì)基因功能方面的研究做出更大的貢獻(xiàn)。

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第6篇

一個(gè)國(guó)際研究小組在了解酶如何“編輯”基因方面取得了重要進(jìn)展:觀察到了一類被稱為CRISPR的酶綁定并改變DNA(脫氧核糖核酸)結(jié)構(gòu)的過程。這項(xiàng)發(fā)表于5月美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上的研究成果有望為糾正人類的遺傳疾病鋪平道路。

CRISPR意即“成簇的規(guī)律間隔的短回文重復(fù)”,在20世紀(jì)80年代才首次為人們所認(rèn)知。到目前為止,已發(fā)現(xiàn)40%已測(cè)序細(xì)菌和90%已測(cè)序古細(xì)菌的基因組存在這種重復(fù)序列,而且細(xì)菌已開發(fā)出一套可以探測(cè)和切斷外來(lái)DNA的免疫策略。其機(jī)理大致如此:CRISPR序列與很多病毒、噬菌體或者質(zhì)粒的DNA序列同源,受到攻擊的細(xì)菌會(huì)以相匹配的DNA為目標(biāo)進(jìn)行自然防御。它們所采用的手段,就是利用一種名為Cas9的內(nèi)切酶,裂解外來(lái)DNA。

基因工程師們意識(shí)到,如果將細(xì)菌的CRISPR-Cas9系統(tǒng)插入其它生物體細(xì)胞,它們也能夠?qū)δ繕?biāo)DNA進(jìn)行切割。就在去年,這一革命性的基因編輯技術(shù)收獲了一系列成果:多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功對(duì)人體、小鼠、斑馬魚、大米、小麥等細(xì)胞中的基因進(jìn)行刪除、添加、激活或抑制等操作,從而證明該技術(shù)的廣泛適用性。

不過,人類基因組有30億個(gè)堿基對(duì),要準(zhǔn)確鎖定某個(gè)目標(biāo)DNA,工作量大致相當(dāng)于從一套23卷的《百科全書》中找出一個(gè)拼錯(cuò)的單詞。因此,研究人員為Cas9這把“基因剪刀”找了一個(gè)與目標(biāo)基因匹配的RNA(核糖核酸)作為“導(dǎo)航儀”。在這個(gè)靶向過程中,Cas9拉開DNA鏈,并插入RNA,使之形成了一個(gè)被稱為R環(huán)的特定序列結(jié)構(gòu)。

在最新研究中,英國(guó)布里斯托爾大學(xué)和立陶宛生物技術(shù)研究所的科學(xué)家使用經(jīng)過特別改裝的顯微鏡對(duì)R環(huán)模型進(jìn)行了檢測(cè)。顯微鏡下的單個(gè)DNA分子被磁場(chǎng)拉伸著,通過改變DNA受到的扭力,他們能夠直接觀測(cè)由單個(gè)CRISPR酶介導(dǎo)R環(huán)形成的過程。這使得這個(gè)過程中以前不為人知的一些步驟畢現(xiàn)無(wú)疑,也讓研究人員能夠探討DNA堿基對(duì)序列對(duì)R環(huán)形成的影響。

布里斯托爾大學(xué)生物化學(xué)系教授馬克?斯茲克澤爾昆說(shuō):“我們進(jìn)行的單分子實(shí)驗(yàn)加深了有關(guān)DNA序列對(duì)R環(huán)形成的影響的認(rèn)識(shí)。這將有助于未來(lái)合理地重新設(shè)計(jì)CRISPR酶,以提高其精確度,將脫靶效應(yīng)(即在不需要的地方引起基因變異)降至最低。這對(duì)我們最終利用這些工具來(lái)糾正患者的遺傳疾病至關(guān)重要。”

第7篇

在西方神話中,諾亞建造了一艘方舟,帶著各種牲畜、鳥類等,躲避了大洪水,安然渡過“世界末日”。

一粒種子、一個(gè)細(xì)胞、一管血液、一口唾沫、一段脫氧核糖核酸、一條數(shù)據(jù)……這些不起眼的“現(xiàn)在”可能是構(gòu)建未來(lái)生物科技和產(chǎn)業(yè)的磚石。在現(xiàn)實(shí)世界中,美國(guó)、歐盟和日本都擁有世界級(jí)基因庫(kù),由此掌握生命經(jīng)濟(jì)時(shí)代的戰(zhàn)略性資源。

如今,在深圳開始運(yùn)營(yíng)的國(guó)家基因庫(kù)帶著“留存現(xiàn)在、締造未來(lái)”的使命誕生。中國(guó)將擁有這樣一艘“諾亞方舟”,承載人類及其他生物的遺傳樣本和密碼。

國(guó)家基因庫(kù)里有什么?

在基因時(shí)代,這樣的未來(lái)可期:到醫(yī)院看病,只需自己的基因作為“身份證”和病歷;想“返老還童”,保存完好的干細(xì)胞就能輕松搞定;憨態(tài)可掬的大熊貓不再稀奇,就在你家庭院里懶洋洋地打盹;遠(yuǎn)古的恐龍、猛犸象不只活在特效里,它們?cè)诓┪镳^奇妙之夜真實(shí)復(fù)活……

通向這樣的未來(lái),需要一些堅(jiān)實(shí)的“磚石”――生物樣本和數(shù)據(jù)。這正是我國(guó)唯一一座國(guó)家基因庫(kù)的定位:有效保護(hù)、開發(fā)、利用遺傳資源,提高我國(guó)生命科學(xué)研究和生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平,維護(hù)國(guó)家生物信息安全,助力全球生命科學(xué)發(fā)展。

2011年,國(guó)家發(fā)改委等4部委批復(fù)同意深圳依托華大基因研究院組建國(guó)家基因庫(kù)。

國(guó)家基因庫(kù)位于深圳市大鵬新區(qū)觀音山腳下,一期占地面積4.75萬(wàn)平方米。這里幾乎與外界隔離,恍若世外桃源。走進(jìn)建在層層梯田之上、室內(nèi)綠意盎然的建筑,從一層上三層,依次會(huì)看到龐大的高通量基因測(cè)序房、超級(jí)計(jì)算房以及冷凍資源房。

“三庫(kù)兩平臺(tái)”,是國(guó)家基因庫(kù)主任梅永紅描述基因庫(kù)內(nèi)容時(shí)使用頻次最高的一個(gè)概念。

據(jù)梅永紅介紹,與美國(guó)、歐盟、日本其他三大世界級(jí)的基因庫(kù)不同,中國(guó)國(guó)家基因庫(kù)不僅僅是數(shù)據(jù)庫(kù),而是國(guó)際上現(xiàn)有的各類生物樣本庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、生物多樣性庫(kù)、疾病庫(kù)等的綜合升級(jí)版。除了“干庫(kù)”(即基因、蛋白、分子、影像等多組生物信息數(shù)據(jù)庫(kù))、“濕庫(kù)”(多樣性生物樣本和物種遺傳資源庫(kù))之外,國(guó)家基因庫(kù)還引入了“活庫(kù)”,即生物活體庫(kù),包括動(dòng)物資源、植物資源、微生物資源和海洋資源等。

不妨把它想象成這樣一個(gè)載體:它是人類博物館、植物園、動(dòng)物園、海洋館、微生物館的集合,這里存儲(chǔ)的將不僅是一個(gè)個(gè)標(biāo)本原型和實(shí)物,還有一粒種子、一個(gè)細(xì)胞、一管血液、一口唾沫、一段脫氧核糖核酸、一條數(shù)據(jù)……

“兩平臺(tái)”指的是數(shù)字化平臺(tái)和合成與編輯平臺(tái)。“三庫(kù)兩平臺(tái)”的建設(shè),最終為的是解決生命數(shù)據(jù)的“存、讀、懂、寫、用”5個(gè)作用。

“通俗地說(shuō),就是我們要把全球的生物資源都收集起來(lái),用測(cè)序儀讀取萬(wàn)物的遺傳數(shù)據(jù),用超級(jí)計(jì)算機(jī)算出結(jié)果,用合成與編輯平臺(tái)寫出生命代碼,最后用來(lái)為人類服務(wù)。”梅永紅說(shuō)。

目前,國(guó)家基因庫(kù)已存儲(chǔ)多種生物資源樣本1000萬(wàn)份;初步建立基因信息數(shù)據(jù)和生物樣本采集、存儲(chǔ)、管理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范,深圳市地方標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng),申請(qǐng)國(guó)際、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)10項(xiàng),申請(qǐng)國(guó)內(nèi)外專利46項(xiàng),出版基因資源專著8本。目前已開展國(guó)際/國(guó)家重點(diǎn)科研項(xiàng)目20余項(xiàng),合作項(xiàng)目共140余篇,其中在《自然》《科學(xué)》《細(xì)胞》等知名科研雜志上30余篇。

國(guó)家基因庫(kù)像“生命銀行”

“高大上”的國(guó)家基因庫(kù)看似很遙遠(yuǎn),但其實(shí)跟每個(gè)人都息息相關(guān)。華大基因董事長(zhǎng)汪建說(shuō),每個(gè)人一生中所有關(guān)鍵階段的標(biāo)本都應(yīng)該永久保存起來(lái):從出生時(shí)的干細(xì)胞,到20歲時(shí)的免疫細(xì)胞,到30歲時(shí)的生殖細(xì)胞……而國(guó)家基因庫(kù),就是儲(chǔ)存這些樣本和數(shù)據(jù)的地方,像我們的“生命銀行”。

“這類似于在人生的不同階段給自己拍照片,如果我們不拍,那就永遠(yuǎn)拍不到了。”汪建說(shuō),“老照片只能拿來(lái)做留念,但是我們?cè)诓煌A段存進(jìn)‘生命銀行’的年輕樣本,卻是在我們?cè)嚼系臅r(shí)候越有用,甚至可能在關(guān)鍵時(shí)刻救命。”

存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)到底有什么作用?從數(shù)年前開始,汪建就開始有意識(shí)地存儲(chǔ)自己的健康數(shù)據(jù)。這樣做的結(jié)果是,他對(duì)自己身體變化狀況了如指掌,并且根據(jù)這些數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)自己的飲食、運(yùn)動(dòng)和生活節(jié)奏,“對(duì)抗”衰老。他說(shuō),隨著國(guó)家基因庫(kù)存儲(chǔ)容量的增加,未來(lái)將會(huì)有更多人可以儲(chǔ)存和掌握自己的健康數(shù)據(jù),過上更健康的生活。

除了對(duì)個(gè)人,國(guó)家基因庫(kù)對(duì)保護(hù)生物多樣性也有重要意義。目前,保護(hù)人類生存環(huán)境,保護(hù)物種的多樣性已刻不容緩。汪建說(shuō),對(duì)瀕危的生命物種,我們需要盡快地將這些資源存儲(chǔ)起來(lái),向子孫后代做一個(gè)交代。

生命的“國(guó)庫(kù)”,開放的平臺(tái)

人類越來(lái)越認(rèn)識(shí)到基因資源以及保護(hù)地球生物多樣性的重要。國(guó)際上,挪威斯瓦爾巴全球種子庫(kù)、美國(guó)自然歷史博物館、英國(guó)生物樣本庫(kù)等應(yīng)運(yùn)而生,尤其是美國(guó)、歐洲、日本先后建立了大型基因數(shù)據(jù)庫(kù),這三大庫(kù)里的生物信息數(shù)據(jù)幾乎涵蓋所有已知的脫氧核糖核酸、核糖核酸和蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)。

國(guó)家基因庫(kù)執(zhí)行主任徐訊說(shuō):“中國(guó)亟須這樣一個(gè)平臺(tái),從國(guó)家層面對(duì)具有中國(guó)特色的生物樣本和基因數(shù)據(jù)進(jìn)行有效保存、管理和合理利用。”

“基因庫(kù)是生命科學(xué)的‘國(guó)庫(kù)’,比銀行的金庫(kù)還要寶貴。”梅永紅說(shuō),農(nóng)耕時(shí)代的核心資源是耕地,工業(yè)時(shí)代是能源,而生命科學(xué)時(shí)代則是基因。基因資源目前已成為重要的國(guó)家戰(zhàn)略資源,如精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)很大程度上依賴對(duì)基因解讀的結(jié)果。“未來(lái)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)方面的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng),一定程度上是基因資源的獲得與解析”。

國(guó)家基因庫(kù)將保持開放姿態(tài)。目前,國(guó)家基因庫(kù)已與聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織、國(guó)際農(nóng)業(yè)研究磋商小組、國(guó)際生物及環(huán)境樣本庫(kù)協(xié)會(huì)、挪威斯瓦爾巴全球種子庫(kù)、美國(guó)自然歷史博物館等100多個(gè)組織和科研機(jī)構(gòu)建立戰(zhàn)略合作關(guān)系,在人類健康、生物多樣性、生物進(jìn)化機(jī)制等方面開展合作研究。

“在保護(hù)種子多樣性方面,我們需要在全球范圍內(nèi)互相依靠,攜手共進(jìn)。”挪威斯瓦爾巴全球種子庫(kù)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示,期待未來(lái)和中國(guó)國(guó)家基因庫(kù)進(jìn)一步合作,從而在環(huán)境變化和人口劇增等國(guó)際性挑戰(zhàn)下保護(hù)種子多樣性,“我們所有人都有職責(zé)來(lái)保護(hù)這些養(yǎng)活我們的種子”。

第8篇

楊柏,資深記者、編輯,綜合開發(fā)研究院(中國(guó)?深圳)客座研究員。香港經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào)執(zhí)行總編輯,曾任中國(guó)青年報(bào)貴州記者站站長(zhǎng)、深圳報(bào)業(yè)集團(tuán)深圳商報(bào)《經(jīng)濟(jì)望》周刊主編、理論部主任。著有《走進(jìn)大山》、《迎接挑戰(zhàn)》、《橫向布局中國(guó)》等十余部專著。

貴州大學(xué)退休,在深圳養(yǎng)老的錢蔭瑜教授,幾天前,不辭辛勞,凌晨發(fā)來(lái)了一個(gè)“560億大數(shù)據(jù)引爆騰飛”為標(biāo)題的電子郵件,使我差不多持續(xù)了一周,一有空就瀏覽這方面的信息。畢竟這是近年來(lái)貴州發(fā)展繼兩高(高速鐵路和高速公路)開建、兩股管道天然氣在貴陽(yáng)交匯之后的又一重大事件。這消息造就出的美麗意象,真的像一首貴州山歌唱的那樣――“你像天邊飛來(lái)的彩云”。

對(duì)我供職的媒體而言,醞釀制作《大數(shù)據(jù)中國(guó)序幕》專題已是去年的6月初。當(dāng)時(shí),在北京寬溝一個(gè)國(guó)際會(huì)議的間隙,從中關(guān)村請(qǐng)來(lái)的北京締元信公司CEO秦雯給我們進(jìn)行關(guān)于什么是大數(shù)據(jù)的掃盲。而有趣的是這個(gè)時(shí)候宏觀經(jīng)濟(jì)的背景是:中國(guó)經(jīng)濟(jì)鐵定進(jìn)入了一位數(shù)的弱增長(zhǎng),廣義貨幣供應(yīng)量卻在200%于GDP總量時(shí)出現(xiàn)了“錢荒”;中美經(jīng)濟(jì)進(jìn)入第五輪戰(zhàn)略對(duì)話;斯諾登私奔香港,后獲準(zhǔn)進(jìn)入了莫斯科,至今還 “生活在別處”,在異國(guó)他鄉(xiāng)演繹“生命不能承受之輕”的尷尬。

2012年,以全球第一個(gè)上市的大數(shù)據(jù)公司美國(guó)Splunk,在納斯達(dá)克上市,以及Bloomreach公司和大數(shù)據(jù)服務(wù)公司Hortonworks9相繼獲得2500萬(wàn)與7000萬(wàn)美元的風(fēng)險(xiǎn)投資為標(biāo)志,大數(shù)據(jù)沿襲新經(jīng)濟(jì)的路數(shù)從概念進(jìn)入了激烈的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新界面。它對(duì)世界的影響也隨之超越書本上“千萬(wàn)個(gè)‘路人甲’的價(jià)值邏輯”,引發(fā)了落后國(guó)家與地區(qū)的追趕,改變了人們一度對(duì)互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)已走到了歷史最高點(diǎn)逐步進(jìn)入平緩或衰減區(qū)間的看法,重燃起了產(chǎn)業(yè)投資與競(jìng)爭(zhēng)的熱情。盡管人們對(duì)10多年前新經(jīng)濟(jì)泡沫破裂記憶猶新。

秦雯說(shuō),從搜集和分析數(shù)據(jù),即目前開發(fā)者們正在做的工作而言,大數(shù)據(jù)并不是新的技術(shù)。但互聯(lián)網(wǎng)包括移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,使過去的數(shù)年內(nèi)制造的數(shù)據(jù)超過了人類歷史上的數(shù)據(jù)總量。更重要的是,隨著全息攝影技術(shù)、傳感技術(shù)、以及“拓展現(xiàn)實(shí)”的谷歌眼鏡(同樣在2012年問世)這樣的新技術(shù)的誕生,收集數(shù)據(jù)的能力變得空前強(qiáng)大。爆炸性增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)為更全面和精確地分析數(shù)據(jù)提供了可能性。從找到工具采集搜集天量數(shù)據(jù),到大數(shù)據(jù)計(jì)算應(yīng)用與價(jià)值開發(fā),宣告了一個(gè)新時(shí)代的來(lái)臨,也提出了大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建構(gòu)的問題。大數(shù)據(jù)中心的建設(shè)成了國(guó)家與地區(qū)層面的一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。

我明白這個(gè)道理是被吸收參與華大基因發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃課題調(diào)研時(shí)獲得的。參加20世紀(jì)人類最偉大的三大科技突破之一,繪制人類第一個(gè)基因圖譜的中國(guó)生物科學(xué)家們,在完成項(xiàng)目1%的任務(wù)后,成功轉(zhuǎn)型成為創(chuàng)新企業(yè)家,創(chuàng)辦了華大基因研究院與科技公司。在迅速取得全球第一基因測(cè)序能力基礎(chǔ)上,又配套建設(shè)了領(lǐng)先的云計(jì)算能力,從而搶位成功,成為排名全球第一的提供動(dòng)植物基因測(cè)序科學(xué)服務(wù)的大團(tuán)隊(duì)公司,建成了國(guó)家基因庫(kù),在人類知識(shí)創(chuàng)新前沿走上了一條產(chǎn)學(xué)研大貫穿的發(fā)展道路。有人做出比方說(shuō),一個(gè)人的基因數(shù)據(jù),用傳統(tǒng)紙張打印,壘起來(lái)有地王大廈那么高。僅此一域的一例,即說(shuō)明信息數(shù)據(jù)的天量。由此也可見支撐大數(shù)據(jù)應(yīng)用,建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái),為海量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理和分析提供穩(wěn)定而高效的資源保障是多么重要的事情。

貴州媒體傳播出的關(guān)于大數(shù)據(jù)中心落戶貴州的論述,已經(jīng)從各種角度說(shuō)明白了大數(shù)據(jù)落戶貴州的合理性,也描述出了貴州大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園區(qū),或一個(gè)集成創(chuàng)新的“大數(shù)據(jù)谷”產(chǎn)業(yè)聚集和產(chǎn)業(yè)鏈延伸的內(nèi)容與前景。如果要“錦上添花”,我只想重提一個(gè)20世紀(jì)80年代郭凡生的“反梯度理論”觀點(diǎn):落后的西部要發(fā)展,決不能簡(jiǎn)單、消極、被動(dòng)接受沿海發(fā)達(dá)地區(qū)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,而是要有勇氣建構(gòu)同時(shí)代世界一流水平的發(fā)展能力。否則,就永遠(yuǎn)甩不掉落后的帽子。盡管這樣做,挑戰(zhàn)甚至大于機(jī)遇。

山歌“你像天邊飛來(lái)的彩云”,后一句是“你是一把登山的云梯”。曾幾何時(shí),彩云在天,美在夢(mèng)里,而“登山云梯”說(shuō)明產(chǎn)生這首歌的年代,生產(chǎn)力與科技水平遠(yuǎn)非是我們這個(gè)擁有登月工具的時(shí)代。也或許我們還要提一嘴斯諾登,他揭示了擁有占據(jù)數(shù)據(jù)比較優(yōu)勢(shì)的國(guó)家和個(gè)人,有濫用數(shù)據(jù)侵犯別國(guó)他人的可能。數(shù)據(jù)安全成了國(guó)家安全的一個(gè)核心部件。或許,這是大數(shù)據(jù)嵌入貴州隱含著深層戰(zhàn)略涵義的另一個(gè)要點(diǎn)。(責(zé)任編輯/吳文仙)

第9篇

雖然個(gè)體化用藥是未來(lái)的趨勢(shì),但它還處于普及階段,行業(yè)對(duì)其認(rèn)知以及法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)都不完善。

個(gè)體化用藥,顧名思義就是根據(jù)每個(gè)人的基因不同,使用不同的藥物和不同的劑量。由于個(gè)體間基因的差異,使得個(gè)體間的藥物反應(yīng)存在著不同程度的差異。因此在臨床中,時(shí)常會(huì)出現(xiàn)某一藥物使用在某些患者身上療效很好,而使用在另外一些患者身上卻并無(wú)療效的現(xiàn)象。

事實(shí)上,現(xiàn)代醫(yī)學(xué)已經(jīng)意識(shí)到,基因是我們?nèi)梭w健康的決定性因素,每個(gè)人的基因結(jié)構(gòu)不一樣,受環(huán)境因素影響表達(dá)水平也不一樣。因此,可以通過基因診斷對(duì)每個(gè)人實(shí)施個(gè)體化的診斷和治療。例如比較樂觀的應(yīng)用場(chǎng)景是,根據(jù)基因診斷預(yù)測(cè)個(gè)體未來(lái)可能患上的疾病。但由于人類的基因和疾病的關(guān)系現(xiàn)在還在逐漸深入研究階段,這樣的場(chǎng)景事實(shí)上有些超前,很難做到準(zhǔn)確判斷并實(shí)現(xiàn)民用化。而現(xiàn)階段比較成熟的應(yīng)用場(chǎng)景是――個(gè)體化用藥的基因診斷,這也是美國(guó)藥品食品監(jiān)督管理局(FDA)、各種專業(yè)協(xié)會(huì)、醫(yī)院醫(yī)師都普遍接受的概念。

個(gè)體化用藥的基因診斷,是指通過基因檢測(cè),能夠知道某一藥物到底該不該用,到底該用多少劑量,從而減少毒副作用、提高療效。例如在心血管疾病方面,華法林的效果很好,但它的不良反應(yīng)卻一直是棘手的問題。患者接受大于他們耐受的劑量時(shí)就有危機(jī)生命的出血風(fēng)險(xiǎn),劑量過低則有血栓風(fēng)險(xiǎn),基因檢測(cè)則可以幫助確定華法林個(gè)性化用藥的適宜劑量。FDA曾經(jīng)幾次要求廠家更改藥品使用說(shuō)明書,要求注明哪種類型的基因應(yīng)該用多大劑量。可以說(shuō),個(gè)體化用藥是未來(lái)的趨勢(shì)。

然而,個(gè)體化用藥從科研成果走向醫(yī)療市場(chǎng),還需要企業(yè)開發(fā)出面向醫(yī)療市場(chǎng)的產(chǎn)品。但作為國(guó)內(nèi)第一家拿到個(gè)體化用藥診斷試劑批文的企業(yè),我們觀察到的現(xiàn)象是,個(gè)體化用藥還處于普及階段,行業(yè)對(duì)它的認(rèn)知以及法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)都不完善。作為企業(yè),我們所能做的事情,是不斷教育市場(chǎng)、教育醫(yī)生。我們從國(guó)內(nèi)外收集大量的資料,編輯成冊(cè),原始論文都發(fā)給醫(yī)生,讓大家認(rèn)識(shí)到個(gè)體化用藥這一概念,我們也在呼吁相關(guān)部門加強(qiáng)監(jiān)管。

事實(shí)上,歐美十分熱衷于個(gè)體化用藥的概念。FDA已經(jīng)將“個(gè)體化用藥”的研究成果轉(zhuǎn)化為臨床實(shí)踐,一些個(gè)體化用藥檢測(cè)項(xiàng)目被列為入院病人的常規(guī)項(xiàng)目,費(fèi)用由醫(yī)療保險(xiǎn)進(jìn)行承擔(dān)。我認(rèn)為,在中國(guó)還是需要國(guó)家政策的支持,讓行業(yè)健康有序發(fā)展。

In fact, the concept is very popular in the west. FDA had put personalized medicine into practice, and some of the tests have been listed as regular in hospitals and covered by medical insurance. And I think we need more governmental support in China to encourage the healthy development of this industry.

我對(duì)個(gè)體化用藥基因診斷在2014年的發(fā)展有以下兩點(diǎn)判斷:

第一,基因診斷企業(yè)從“打混戰(zhàn)”轉(zhuǎn)為“正規(guī)軍”。今年年初,食藥監(jiān)總局、國(guó)家衛(wèi)計(jì)委聯(lián)合發(fā)出通知,叫停基因測(cè)序臨床應(yīng)用。《通知》指出,基因測(cè)序診斷產(chǎn)品(包括基因測(cè)序儀及相關(guān)診斷試劑和軟件)應(yīng)作為醫(yī)療器械管理,并應(yīng)按照《醫(yī)療器械監(jiān)督管理?xiàng)l例》及相關(guān)產(chǎn)品注冊(cè)的規(guī)定申請(qǐng)產(chǎn)品注冊(cè);未獲準(zhǔn)注冊(cè)的醫(yī)療器械產(chǎn)品,不得生產(chǎn)、進(jìn)口、銷售和使用。

這事實(shí)上反應(yīng)出,此前基因診斷企業(yè)處于“混戰(zhàn)”局面,大家爭(zhēng)相上馬基因測(cè)序臨床應(yīng)用產(chǎn)品,而并沒有經(jīng)過國(guó)家的監(jiān)管和審批。2014年,很多企業(yè)將會(huì)回過頭來(lái)納入國(guó)家監(jiān)管,事實(shí)上這將有利于行業(yè)的發(fā)展。未來(lái)拿到批文的企業(yè)會(huì)越來(lái)越多,2014年是基因診斷市場(chǎng)規(guī)范之年。

第二,隨著基因診斷、個(gè)體化用藥的前景越來(lái)越被認(rèn)可,將會(huì)有越來(lái)越多的企業(yè)加入到行業(yè)中,行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)加劇,產(chǎn)品種類會(huì)越來(lái)越多。我擔(dān)心的是企業(yè)之間會(huì)打價(jià)格戰(zhàn),忽視產(chǎn)品的質(zhì)量和創(chuàng)新,這對(duì)行業(yè)發(fā)展十分不利。

第10篇

>> 案例教學(xué)法在《生物信息學(xué)》本科教學(xué)中的應(yīng)用 師范院校生物信息學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀分析 醫(yī)學(xué)院校生物信息學(xué)教學(xué)的探究 面向醫(yī)科院校生物信息學(xué)專業(yè)的Java教學(xué)實(shí)踐 面向生物信息學(xué)本科專業(yè)的《遺傳學(xué)》教學(xué)要點(diǎn)及模式探索 離散數(shù)學(xué)在生物信息學(xué)專業(yè)本科教學(xué)的開展研究 生物信息學(xué)中的機(jī)器學(xué)習(xí) 癌癥研究的生物信息學(xué)資源 生物信息學(xué)中的序列比對(duì)算法 師范院校生物信息學(xué)本科教學(xué)改革與實(shí)踐 生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)及運(yùn)用分析 生物信息學(xué)專業(yè)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)課程教學(xué)方法探討 生物信息學(xué)在生物學(xué)研究領(lǐng)域的應(yīng)用 醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)生物信息學(xué)教學(xué)探索 生物背景學(xué)生的《生物信息學(xué)》課程教學(xué)思考與探索 師范院校研究生生物信息學(xué)教學(xué)改革思考 農(nóng)業(yè)院校生物信息學(xué)教學(xué)模式探索 探討醫(yī)學(xué)院校生物信息學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng) 中醫(yī)大數(shù)據(jù)下生物信息學(xué)的發(fā)展及教育模式淺析 大數(shù)據(jù)背景下的生物信息學(xué)教學(xué)探索 常見問題解答 當(dāng)前所在位置:l)。此外,還有細(xì)菌、真菌、植物等分支數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)也有搜索引擎,其內(nèi)容詳細(xì)的數(shù)據(jù)記錄了DNA、轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物、蛋白質(zhì)和基因突變等信息,使用方便,記錄系統(tǒng)、完整,是了解基因結(jié)構(gòu)和功能比較理想的數(shù)據(jù)庫(kù)[2]。

2.3 miRBase數(shù)據(jù)庫(kù) microRNA是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的非編碼內(nèi)源性小RNA分子,其功能主要是調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄后水平的表達(dá),是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。miRBase數(shù)據(jù)庫(kù)更新快,包含miRNA序列數(shù)據(jù)、功能注釋、靶基因預(yù)測(cè)等多各方面,是存儲(chǔ)miRNA信息最主要的公共數(shù)據(jù)庫(kù)之一(http:///)。目前,新版本(Ver.21)收錄了223個(gè)物種28645個(gè)前體miRNA和35 828個(gè)成熟miRNA產(chǎn)物,所有數(shù)據(jù)均可以通過web界面檢索,而且通過與TargetScan鏈接,可以查閱miRNA的潛在的靶基因。

2.4 生物分子信號(hào)通路數(shù)據(jù)庫(kù) 信號(hào)通路一詞在高中生物就接觸到,到本科階段的《細(xì)胞生物學(xué)》課程中得以深入學(xué)習(xí)。據(jù)調(diào)查,對(duì)于本科生而言,他們對(duì)信號(hào)通路想理解和認(rèn)識(shí)有限,掌握的信號(hào)通路都是不完整的。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí),可借助信號(hào)通路數(shù)據(jù)庫(kù)檢索的方式,搜索某基因所參與的信號(hào)通路,并且可以直觀的看到該基因在整個(gè)信號(hào)通路中的地位和作用。信號(hào)通路數(shù)據(jù)庫(kù)目前比較常用的是WikiPathways數(shù)據(jù)庫(kù)(http://)。該數(shù)據(jù)庫(kù)集成了主要的基因、蛋白質(zhì),允許整個(gè)研究者更廣泛參與[3]。該數(shù)據(jù)最大的特點(diǎn)是將基因之間的關(guān)系以圖形方式顯示,使學(xué)生直觀了解所感興趣的基因是如何參與到信號(hào)通路或生化代謝過程的。

3 常用生物信息學(xué)軟件及在線分析工具

3.1 DNA序列分析軟件 在生物科學(xué)本科教學(xué)過程中,很多課程如《生物化學(xué)》《分子生物學(xué)》《遺傳學(xué)》等,都涉及到DNA序列結(jié)構(gòu)、基因突變等知識(shí)點(diǎn),而且學(xué)生掌握到的更多都是一種朦朦朧朧,是懂非懂的知識(shí)點(diǎn)。因此,在《生物信息學(xué)》課堂上,當(dāng)講到采用生物信息學(xué)軟件進(jìn)行DNA序列分析時(shí),學(xué)生產(chǎn)生了濃厚的興趣。DNA序列分析的軟件有很多,如:BioEdit,DNASIS,DNAStar,DNAClub,DNAMan等,相比較可知,就序列分析而言,我們認(rèn)為DNAStar軟件最常用,且操作簡(jiǎn)單,可視化功能強(qiáng)大,是地方本科院校學(xué)生的最佳選擇。

DNASTAR是基因組學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)和分子生物學(xué)領(lǐng)域中的一款綜合性序列分析工具軟件,包含可視化和序列編輯(SeqBuilder),序列組裝(SeqMan)、序列比對(duì)(MegAlign)、引物設(shè)計(jì)(PrimerSelect)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析(Protean)、基因查找(GeneQuest)和序列編輯(EditSeq)7個(gè)模塊,可用作DNA和蛋白質(zhì)序列分析、序列重疊群拼接和基因工程管理等方面,目前,該軟件已被90多個(gè)國(guó)家的制藥,生物技術(shù),學(xué)術(shù)和臨床研究人員使用。

3.2 RNA結(jié)構(gòu)分析軟件 RNA包含tRNA,mRNA,rRNA和sRNA等多種類型,在蛋白質(zhì)生物合成過程中起著非常重要的作用。他們的二級(jí)結(jié)構(gòu)或高級(jí)結(jié)構(gòu)會(huì)影響蛋白質(zhì)合成的效率。因此,對(duì)于本科生而言,直觀的了解RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu),對(duì)于掌握理論知識(shí)具有重要意義。RNA結(jié)構(gòu)分析的軟件有如Mfold、RNAdraw和RNAstructure等多個(gè)軟件[4-5]。通過比較這些軟件獲得難易度、優(yōu)缺點(diǎn)和使用復(fù)雜程度,我們發(fā)現(xiàn)Mfold已完成多次修訂,且實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上在線免費(fèi)試用(http://unafold.rna.albany.edu/?q=mfold),輸出結(jié)果靈活多樣,結(jié)果直觀,是本科生用于RNA結(jié)構(gòu)分析的最佳選擇。

3.3 序列比對(duì)軟件(在線工具) 序列比對(duì)也稱序列比較,通過該操作,可以將兩個(gè)或多個(gè)基因(或蛋白質(zhì))序列按照一定的規(guī)律排列,使學(xué)生直觀的觀察到序列的變異,從而確定序列之間的相似性或同源性。根據(jù)序列多少,可分為雙序列比對(duì)和多序列比對(duì)。序列比對(duì)的軟件或在線工具也有很多,其中多序列比對(duì)軟件有Clustal(ClustalX和ClustalW)、GCG、BioEdit、DNAMAN和DNAStar件包中的MegAlign等。在這里,適合本科生教學(xué)的軟件我們推薦MegAlign和DNAMAN。而兩序列比最常用的則是BLAST在線工具(http://ncbi.nlm.nih.gov/blast),它是NCBI開發(fā)的可免費(fèi)非注冊(cè)使用的在線工具,可與NCBI的蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)和基因數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接,也可用于蛋白質(zhì)和基因序列的同源檢索,是本科教學(xué)中必須要用到的在線工具。

3.4 系統(tǒng)發(fā)育樹構(gòu)建軟件 在生物進(jìn)化過程中,細(xì)胞內(nèi)的生物大分子(蛋白質(zhì)、核酸)的一級(jí)結(jié)構(gòu)的變化會(huì)出現(xiàn)變異(進(jìn)化),而生物大分子進(jìn)化速率相對(duì)恒定,我們可以根據(jù)生物大分子的序列信息構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹,推斷生物進(jìn)化歷史。系統(tǒng)發(fā)育樹構(gòu)建的軟件有MEGA,PHYLIP,DNAMAN等。在分子進(jìn)化相關(guān)的科學(xué)研究中,最常用的是MEGA(即Molecular Evolutionary Genetics Analysis),該軟件更新快(目前的最新版本為MEGA7.0 http:///),運(yùn)行速度快,操作簡(jiǎn)單,結(jié)果直觀。因此,在本科教學(xué)中,我們推薦MEGA軟件作為系統(tǒng)發(fā)育樹構(gòu)建的軟件。

3.5 Expasy工具 ExPASy,即Expert Protein Analysis System,由瑞士生物信息學(xué)研究所維護(hù)的蛋白組學(xué)相關(guān)的在線實(shí)用分析平臺(tái),整合了很多蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)資源和分析工具(http:///),涉及蛋白分類、蛋白質(zhì)翻譯、結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、相似檢索、序列比對(duì)等。該在線工具可免費(fèi)試用,是本科教學(xué)過程中值得推薦的分析工具。但是,該工具包數(shù)據(jù)量大,鑒于本科教學(xué)學(xué)時(shí)的限制,在教學(xué)過程中不宜細(xì)講,可以引入,讓感興趣的同學(xué)自學(xué)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著分子生物學(xué)和生物信息學(xué)的迅猛發(fā)展,生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)不斷完善,生物分析軟件越來(lái)越多,且各具特色。考慮到地方本科院校實(shí)際情況,我們介紹了以上的生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)和分析軟件(在線工具),并簡(jiǎn)單總結(jié)了它們適合于地方性高校本科教學(xué)的優(yōu)點(diǎn),給出了合理選擇的參考建議,以期為地方本科院校《生物信息學(xué)》教學(xué)提供參考。

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第11篇

在美國(guó),轉(zhuǎn)基因作物最早問世于1996年,隨后迅速被廣泛接受。2013年,從種植面積來(lái)看,美國(guó)至少95%的甜菜,93%的大豆,90%的棉花和玉米均為轉(zhuǎn)基因品種,這一數(shù)據(jù)來(lái)自美國(guó)農(nóng)業(yè)部國(guó)家農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)局。

2015年11月19日,經(jīng)過全面的科學(xué)論證,美國(guó)食品與藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)了世界上第一種食用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物――AquAdvantage 轉(zhuǎn)基因大西洋鮭魚(Atlantic salmon),俗稱三文魚。這種轉(zhuǎn)基因三文魚生長(zhǎng)速度約為普通三文魚的兩倍,可節(jié)省75%的飼料成本。這是一個(gè)標(biāo)志性的事件,因?yàn)檫@是第一個(gè)被批準(zhǔn)上市的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物食品,今后可能會(huì)有更多的轉(zhuǎn)基因蝦、轉(zhuǎn)基因豬、轉(zhuǎn)基因雞鴨、轉(zhuǎn)基因牛羊……人類的食譜將又一次發(fā)生變革。

是福還是禍

也許轉(zhuǎn)基因這個(gè)現(xiàn)代工業(yè)文明的奇葩會(huì)帶給人類更多的利益和福祉。三文魚是魚油含量豐富的魚種之一,更廉價(jià)的轉(zhuǎn)基因三文魚將促使人們的食用量增加,這種“白肉”一般認(rèn)為有益健康;同時(shí)豬牛羊肉的消費(fèi)會(huì)減少,而“紅肉”新近被世界衛(wèi)生組織貼上一類“致癌物”的標(biāo)簽。食用轉(zhuǎn)基因三文魚,據(jù)說(shuō)還可以減少野生三文魚的捕撈,保護(hù)很多瀕臨滅絕的魚種。

不過社會(huì)上也流傳著另一種聲音。在美國(guó),30多家機(jī)構(gòu)上書美國(guó)政府,反對(duì)批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因三文魚,理由之一是這種魚將帶給世界巨大的生態(tài)災(zāi)難,不僅不能保護(hù)野生的三文魚,還會(huì)加速其滅絕。對(duì)中國(guó),已經(jīng)有人說(shuō)轉(zhuǎn)基因三文魚卵的最大市場(chǎng)是這里,中國(guó)將成為世界上最大的轉(zhuǎn)基因三文魚養(yǎng)殖基地。一些“有識(shí)之士”指出,這是美國(guó)佬的又一個(gè)陰謀,通過轉(zhuǎn)基因食品,加速人體的衰老,讓人不育,造成免疫系統(tǒng)功能紊亂,最終滅絕中華民族。

人吃了這種三文魚是否安全,是中外消費(fèi)者最為關(guān)心的問題。中國(guó)消費(fèi)者更多關(guān)注的是吃這種魚會(huì)不會(huì)中毒?能不能致癌?影不影響生寶寶?這一點(diǎn)FDA給出的評(píng)判最為肯定:安全,放心吃就是。美國(guó)人對(duì)此卻不那么放心,批評(píng)FDA目光短淺,只看短期食用、只局限于三文魚一種食品的影響,而這還不足以做出安全的結(jié)論,敦促國(guó)會(huì)賦予FDA更大的權(quán)利、提供更多的資源,進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)。就目前FDA的科學(xué)評(píng)價(jià)內(nèi)容來(lái)看,包含不同動(dòng)物長(zhǎng)時(shí)間食用、短時(shí)間超大劑量、繁殖傳代、模擬細(xì)胞癌變等多種試驗(yàn),結(jié)果當(dāng)然是沒有不良反應(yīng)和損害才敢評(píng)判為安全。另一方面,也包括轉(zhuǎn)基因三文魚與野生三文魚體內(nèi)各種成分的分析和比較,如蛋白質(zhì)和脂肪酸等營(yíng)養(yǎng)成分、各種毒素和過敏原的檢測(cè),對(duì)比的結(jié)果是沒有差別。

福兮禍之所倚

這樣評(píng)判出的安全被一些人認(rèn)為僅僅是狹義的安全,更廣義的安全應(yīng)該關(guān)注由此帶來(lái)人類食物來(lái)源改變的影響。當(dāng)人們大幅度減少牛排的食用量,改吃三文魚排,是否一定有益健康?目前尚沒有足夠的證據(jù)。不過的確超出了目前科學(xué)家力所能及的范圍。

區(qū)別于消費(fèi)高度關(guān)注的人體安全問題,業(yè)內(nèi)的科學(xué)家們更關(guān)注的是生態(tài)安全。自然界的長(zhǎng)期演變,形成了各種生物之間的穩(wěn)定秩序,大魚吃小魚、小魚吃蝦米……如果這種秩序被破壞,人類會(huì)不會(huì)大魚、小魚、蝦米都吃不到,只有轉(zhuǎn)基因三文魚可吃?還有更離奇的想象,轉(zhuǎn)基因三文魚與野生的什么魚雜交出什么超級(jí)怪魚,不僅不給人吃,還吃人。科學(xué)家們對(duì)這種猜測(cè)不屑一顧,認(rèn)為這只是科幻,毫無(wú)根據(jù)。但是對(duì)生態(tài)安全的擔(dān)心,使FDA一拖再拖,遲遲5年之后才最終確認(rèn)了評(píng)價(jià)結(jié)論。

禍兮福之所伏

細(xì)心揣摩FDA的評(píng)價(jià)用語(yǔ),沒有證據(jù)證明這種魚不安全,所以轉(zhuǎn)基因三文魚可以安全食用。為什么不說(shuō)有充分證據(jù)說(shuō)明人類食用轉(zhuǎn)基因三文魚安全,沒有任何風(fēng)險(xiǎn)?前一種說(shuō)法是科學(xué)用語(yǔ),因?yàn)槿魏慰茖W(xué)判斷,不可能給出百分百確定的結(jié)論,消費(fèi)者零風(fēng)險(xiǎn)的期待永遠(yuǎn)與現(xiàn)實(shí)有差距。而現(xiàn)實(shí)是,盡管世界上每天都有致死的交通事故發(fā)生,但是我們?nèi)耘f上街、不斷穿越馬路。與美國(guó)人相比,中國(guó)式過馬路曾被媒體廣為詬病,但是面對(duì)轉(zhuǎn)基因食品,中國(guó)的消費(fèi)者應(yīng)該更為幸運(yùn),2015年10月1日實(shí)施的新版《食品安全法》有了轉(zhuǎn)基因食品標(biāo)識(shí)的明文規(guī)定。美國(guó)沒有這樣的法律規(guī)定,若想?yún)^(qū)別市場(chǎng)上的三文魚是否為轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品,消費(fèi)者只能根據(jù)商家標(biāo)識(shí)的“野生”來(lái)判別,而野生的三文魚比養(yǎng)殖的非轉(zhuǎn)基因三文魚要貴。相對(duì)比,一旦有一天轉(zhuǎn)基因三文魚進(jìn)入中國(guó),我們可以摸著口袋根據(jù)明確的標(biāo)識(shí)做出選擇。(據(jù)《健康報(bào)》《財(cái)新網(wǎng)》) 編輯/吳雨

第12篇

美國(guó)科學(xué)家克萊格?文特爾8月20日宣布成功制造出人造細(xì)胞“辛西婭”之后,引起全世界的震動(dòng)。文特爾這個(gè)極具爭(zhēng)議性的人物也再次來(lái)到媒體的聚光燈前。有評(píng)論說(shuō),如果能夠引領(lǐng)一個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家是大牛或者巨牛的話,他絕對(duì)是牛魔王級(jí)別的怪獸。

人造生命“辛西婭”問世后,有些科學(xué)家認(rèn)為這種方法并沒有前途,因?yàn)樵O(shè)計(jì)新的有機(jī)生物要花費(fèi)很多年時(shí)間。加利福尼亞州拉霍亞市斯克里普斯研究所的生物學(xué)家杰拉爾德?喬伊斯說(shuō):“這項(xiàng)研究的功能非常強(qiáng)大,能夠發(fā)行并控制一個(gè)基因組的每個(gè)基因。字符’,因?yàn)檫@意味著你可以植入不同的基因。”

《人工生命》雜志編輯、美國(guó)里德大學(xué)哲學(xué)家馬克?比道說(shuō),“辛西婭”的出現(xiàn)在生物學(xué)和生物技術(shù)的發(fā)展是上具有決定性意義。

美國(guó)賓西法尼亞大學(xué)生物倫理學(xué)教授阿瑟?卡普蘭對(duì)英國(guó)《自然――醫(yī)學(xué)》月刊記者說(shuō),文特爾及其團(tuán)隊(duì)的成就“違反了一個(gè)生命本質(zhì)的基本理念”。

在這一領(lǐng)域工作的一些科學(xué)家說(shuō),他們擔(dān)心的是,一旦這些新奇的有機(jī)體進(jìn)入現(xiàn)實(shí)世界,人類還缺乏手段來(lái)制衡它們可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。“按照定義說(shuō),它們非常前沿,我們可能無(wú)法簡(jiǎn)單地將它們同某些已知的危險(xiǎn)細(xì)菌和病菌相提并論。”

在印度海得拉巴成立了細(xì)胞和分子生物中心的著名遺傳學(xué)家P?M?巴爾加瓦也直截了當(dāng)?shù)乇硎荆m然文特爾是一名杰出的科學(xué)家,但這次他卻夸大了自己成就的重要性。巴爾加瓦說(shuō):“文特爾的團(tuán)隊(duì)從一個(gè)細(xì)胞中提取出DNA,然后用大量其他物質(zhì)取而代之。這充其量只能算是多位點(diǎn)基因工程。”

南丹麥大學(xué)的斯蒂恩?拉斯馬森的看法和巴爾加瓦不謀而合。他在一份公開的聲明中說(shuō):“在人們了解生命之時(shí),在一個(gè)現(xiàn)代細(xì)胞中制造一個(gè)臺(tái)成基因組目前具有里程碑式的意義。然而,文特爾團(tuán)隊(duì)的這種徹底的基因工程我看來(lái)并不能稱為合成細(xì)胞。”

美國(guó)環(huán)境組織“地球之友”批評(píng)說(shuō),合成基因組是一項(xiàng)危險(xiǎn)的新技術(shù),“在有效的規(guī)章出臺(tái)之前,文特爾先生應(yīng)該立即停止進(jìn)一步的研究。”部分非政府組織認(rèn)為,即使是用在環(huán)境方面(比如人們希望細(xì)菌能夠用來(lái)中和溫室氣體),合成細(xì)胞的作用也被夸大了。

(據(jù)《揚(yáng)子晚報(bào)》)

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