神奇的基因组编辑技术  

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第四节 来自有书共读主播阿成

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各位书友,晚上好!今日晚读,我们继续共读《重新设计生命》,这本书共分为十章,根据我们所领读的十个主题点,每天阅读一章到两章。建议今天晚读阅读本书的第四章。

想象一下未来,父母可以定制宝宝的样子,选择未出生孩子的身高和眼睛颜色。所有生命体也都可以根据个人喜好定制:家养宠物的大小,植物的寿命等。

这听起来像是反乌托邦科幻小说,但其实这并不是遥不可及的,他们的实现依赖于一项基因编辑技术。是否真的如此神奇,这到底是一种怎样的“黑科技”?

壮硕的酒吧老板拿起电锯割向自己的腹部,锯齿没能切开皮肤,反倒冒起烟来。这是漫威超级英雄卢克·凯奇在电视剧里第一次展示自己的超能力。

1972年,漫威打造超级英雄卢克·凯奇的人物设定中,他有着特殊的人生经历。卢克·凯奇首次登场时,只是个普通人,之前一直混迹街头,后被儿时好友陷害入狱。在监狱中,他以志愿者的身份接受超级战士实验改造,因此获得了刀枪不入的身体和远超常人的力量。

在那个年代,没有太多人去追究这个实验改造是否科学,现实生活中这种实验是否可行。然而,基因技术却帮助这个“实验”变成现实。

电视剧《卢克·凯奇》中的医生,对主人公皮肤的特殊功能有个科学的解释:他被人用基因编辑技术植入了鲍鱼的基因。鲍鱼壳因为内部蛋白质和碳化钙独特的结构组合,强度甚至比常用于防弹装甲的高级陶瓷还硬。因此凯奇的皮肤变得刀枪不入。

基于幻想与现实之间,科学家们利用基因编辑技术产生了许多“神操作”,这些在《侏罗纪公园》《X战警》《逃出克隆岛》《人兽杂交》等其他影视作品中也可以觅得踪影。

基因编辑技术引发了基因遗传学的革命,已被世界各地的实验室作为研究工具。

人体的DNA的修改也需要工具。这个工具被称为“基因剪刀”,这把剪刀也是一组DNA,细菌利用这把剪刀破坏攻击它们的病毒。

基因剪刀是细菌用来保护自己免受病毒攻击的防御系统,它具体是如何发挥作用的呢?

当病毒攻击细菌时,细菌用基因剪刀将病毒的DNA裁剪一段,植入在自己的基因里形成免疫系统。当同种病毒再次发起攻击时,细菌便有了免疫力。

人们将总是位于基因剪刀附近的基因,称为基因剪刀的相关蛋白。此外,我们还给了“切割动物和人类DNA的相关蛋白酶的种类”一个专用编码,就是现在常常谈到的基因编辑技术的术语:基因剪刀-相关蛋白9号(即CRISPR-Cas9)。

在实际应用过程中,研究人员使用基因剪刀-相关蛋白9号,切割DNA后,或将携带“固定”基因的新DNA序列嵌入到新间隔中,或同时“敲除”那些可能导致疾病的、不需要的基因。

换个通俗易懂的讲法,在中国古代的《齐民要术》中介绍了一种我们现今常用的作物嫁接术:即梅嫁接桃,柿嫁接桃,李嫁接桃。通过嫁接,可以改变花木和果品的形状、颜色、口感,这就是直观现象里的“基因剪刀”。不同的是,现代科技中的“基因剪刀”是直接作用于DAN的剪切,而“嫁接术”则是现象级的作物器官拼接与融合。

另外,基因编辑技术与传统的遗传工程方法相比,有着不可替代的优势,那就是它的广谱性、精准性、高效性与便捷性。它不仅可以运用于任何生命体,还可以精准作用于基因组的任何区域;它的作用效率也是非常高的,人们可以在几个月内就繁育出基因敲除或敲入的小鼠,而使用胚胎干细胞方法则要花上几年。

基因编辑技术的作用很广,不仅可以纠正导致疾病的基因错误,消除导致疾病的微生物,还能复活某些物种,培育更健康的食物,甚至可能根除地球最危险的害虫。下面我将一个个为您介绍。

首先是治病。例如,渐冻症是一种渐进性、神经退行性疾病,著名物理学家霍金就患此病。该病影响大脑和脊髓中的运动神经元,造成运动神经元死亡,令大脑无法控制肌肉运动,肌肉也会因缺乏运动而萎缩。患者在疾病晚期会完全失去行动能力,最终可能因无法呼吸而死亡。

2017年底,美国研究人员使用“基因剪刀”成功“剪掉”了小鼠运动神经元中有肌萎缩侧索硬化症(俗称“渐冻症”)的致病基因,使携带致病基因小鼠的发病时间推迟了将近5周,寿命延长了1个月左右。虽然,目前这种治疗并不能让渐冻症小鼠恢复健康,但也为治疗这种神经退行性疾病带来新希望。

肥厚型心肌病(HCM)是一种心脏疾病,影响着全球0.2%的居民。患者群体不仅本身承受巨大的痛苦,而且可能因为基因突变而导致心脏组织变粘稠,继而引发胸痛、虚弱,严重的情况下会心脏骤停,甚至致命。

2017年夏季,美国科学家使用“基因剪刀”删除了人类胚胎中的涉及该疾病的一个缺陷基因,他们在胚胎受精前后分别进行该操作,结果表明,54个试验胚胎中仅有一个胚胎再次遗传了肥厚型心肌病。这一发现无疑为治疗先天遗传病注入了新的希望。

然后,是除虫。日前,英国《自然·生物技术》杂志发表一项关于杀灭笼养蚊子的研究成果。科学家利用“基因剪刀”技术,将一种旨在降低雌蚊繁殖能力的基因植入笼养蚊子体内,并通过几代繁殖后传播到整个种群,最终笼养蚊子的种群越来越小。

这种通过将特定基因有偏向性地遗传给下一代的行为,原来是自然现象,被称之为“基因驱动“。然而,借助“基因剪刀”技术,人工“基因驱动”这一新的机制也被开发出来。

后续的实验中,蚊子最终对“基因驱动”产生抗性,阻止了进一步的传播,也意味着该项技术不适用于在野外消灭蚊子。但是,人工“基因驱动”在笼养蚊子中的迅速传播,且蚊子未对其产生抗性,为科学探索注入了新的动力。

疾病治疗也好,生存环境健康研究也罢,基因研究还需要一些模式生物,他们是科学研究不可或缺的组成部分。明天,就让我们来认识一些或大或小的模式生物,看看基因编辑技术如何以各种方式给模式生物研究带来变革。

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作者:捷Jesse,有书智库签约作者,有书金牌导师,有书同城PMA,热爱国学、海洋学的公仆一枚;个人公众号:轻言悄予。

主播:主播:阿成,有书签约主播。长岛人民广播电台主播,微信号:fac792。新浪微博@阿成Alan。

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热门评论

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书香是佳

2018-10-11 11:12:59 0 6

基因编辑技术引发了基因遗传学的革命,人体的DNA的修改需要工具“基因剪刀”,细菌利用这把剪刀破坏攻击它们的病毒。“基因剪刀”直接作用于DAN的剪切,“嫁接术”则是作物器官拼接与融合。基因编辑技术作用很广,可纠正导致疾病的基因错误,复活某些物种,培育更健康的食物,疾病治疗、除虫等。

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童心

2018-10-09 20:52:54 0 3

世上没有不弯的路,人间没有不谢的花,人这一生能力有限,但是努力无限。努力做一个善良的人,做一个心态阳光的人,做一个积极向上的人,用正能量激发自己,也感染身边的朋友,你阳光,世界也会因你而精彩。一辈子要记住三句话:看人长处、帮人难处、记人好处!

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王永芳

2018-10-09 18:45:36 0 3

期待“基因剪刀”真正成为目前一些难治性疾病的克星!让越来越多疾病患者摆脱病痛折磨!

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赞 青春

2018-10-09 09:31:58 0 3

我們未來的健康就在生物科技發展。

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白芷°

2018-10-09 11:14:19 0 3

建议,有书应不定期的加一些中国古典文学及一些外国人对中国的评论的书籍《唐代的外来文明》

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저는 곽경건 입니다คิดถึง

2018-10-09 23:33:49 0 3

基因技术双刃剑,合理利用非常有价值。