最初，CRISPR只是細(xì)菌體內(nèi)的一個“免疫機(jī)制”，用于防御入侵病毒和外源DNA。隨著研究深入，CRISPR被科學(xué)家們“化為己用”，基于此實現(xiàn)了基因刪除、插入、激活、大片段以及染色體敲除等可能。如今，CRISPR已經(jīng)成為糾正突變基因、解決器官異種移植關(guān)鍵難題、治療疑難雜癥等領(lǐng)域的熱門技術(shù)。
現(xiàn)在，由哈佛大學(xué)的遺傳學(xué)教授喬治?丘奇（George Church）領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊利用“魔剪”技術(shù)對細(xì)胞進(jìn)行了13,200次基因改造，創(chuàng)下了基因編輯領(lǐng)域的一項記錄。
他們希望，以更大規(guī)模重寫基因組，這最終可能會導(dǎo)致物種被“重新設(shè)計”。
大規(guī)?；蚓庉?/strong>
這種大規(guī)模的基因編輯之前已有研究團(tuán)隊嘗試過。2017年，由Paul Thomas帶領(lǐng)的一個澳大利亞團(tuán)隊使用CRISPR對小鼠的Y染色體進(jìn)行了編輯，并成功將其整個刪除了。這一策略被認(rèn)為是唐氏綜合征的潛在治療方法。
因為CRISPR會切開DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，一次進(jìn)行太多編輯會殺死細(xì)胞，這限制了過去大規(guī)模編輯的嘗試。來自澳大利亞昆士蘭大學(xué)的Geoff Faulkner團(tuán)隊曾在2016年嘗試敲除500個小鼠胚胎中的LINE片段，以此確定這一編輯對小鼠發(fā)育和行為的影響。但是，并沒有小鼠存活下來。
George Church團(tuán)隊的新嘗試
為了打破新的基因編輯記錄，哈佛團(tuán)隊將CRISPR“瞄準(zhǔn)”一段DNA序列：LINE-1，一種遍布人體基因組的重復(fù)片段，可以自我復(fù)制，約占基因組的17%。
為了避免細(xì)胞死亡的問題，哈佛團(tuán)隊改版了傳統(tǒng)的CRISPR，研發(fā)了一套單堿基編輯技術(shù)——dead-Cas9 base editor（dBEs），可以避免切割DNA，而是用一個堿基替換另一個，例如將C轉(zhuǎn)換為T。最終，他們可以在細(xì)胞內(nèi)編輯超13000次，且不會殺死細(xì)胞。這項研究成果于3月發(fā)表在預(yù)印本雜志bioRxiv。
學(xué)界觀點(diǎn)
有學(xué)者認(rèn)為，這項工作提供了一種方法進(jìn)行試驗且不會導(dǎo)致全基因組不穩(wěn)定。但是也有人持懷疑態(tài)度，他們認(rèn)為這項工作并不足以“啟動”大規(guī)?；蚪M編輯。澳大利亞國立大學(xué)的Gaetan Burgio稱，該技術(shù)宣稱的對物種進(jìn)行重新設(shè)計系“夸大其詞”。
然而，George Church認(rèn)為，大規(guī)?；蚓庉嬍?ldquo;清理基因組”（去除其中垃圾）的一種方法。2015年，他實驗室清除了豬基因組中潛伏的62份逆轉(zhuǎn)錄病毒遺傳物質(zhì)。這些病毒會被重新激活，這對于“器官異種移植”而言是一個大隱患。當(dāng)時研究團(tuán)隊使用的是一種“不朽”的豬腎 臟細(xì)胞（可以在培養(yǎng)皿中無限地生存和分化）。
同年，他和學(xué)生楊璐菡共同創(chuàng)辦了一家生物技術(shù)公司eGenesis，計劃利用CRISPR技術(shù)來實現(xiàn)豬異種器官移植到人體。2017年，他們成功在活體豬身上證實了這一可行性，收獲世界首批內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒基因失活的幼豬。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Science》期刊。
George Church表示，他的最終目標(biāo)是創(chuàng)建人體基因組已經(jīng)被修改過的器官和組織，能夠?qū)λ胁《径济庖摺＿@一過程被稱為“重新編碼”（recoding），將涉及約9811個精準(zhǔn)的基因修飾。目前，George Church實驗室已經(jīng)開始了相關(guān)工作，在實驗室對他自己的細(xì)胞進(jìn)行重新編碼。
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