黃增強(qiáng)

近年來，生物科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了CRISPR基因編輯技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)曾兩度入選《科學(xué)》雜志年度十大科學(xué)突破榜單。什么是基因編輯技術(shù)？它是指對(duì)基因組進(jìn)行定點(diǎn)修飾的一項(xiàng)新技術(shù)。利用該技術(shù)，能精確地定位到基因組的某一位點(diǎn)上，科學(xué)家可以在這位點(diǎn)上剪斷靶標(biāo)DNA片段，并插入新的基因片段。

那么，CRISPR基因編輯技術(shù)何以會(huì)兩度入選《科學(xué)》雜志年度十大科學(xué)突破榜單呢？它究竟有什么用處？

1.挽救瀕危滅絕物種

大約4000年前，由于人類的大肆捕殺，渾身長(zhǎng)滿長(zhǎng)毛的猛犸象滅絕了。2008年，美國哈佛大學(xué)的喬治·丘奇教授立下了一個(gè)雄心勃勃的計(jì)劃，他要利用CRISPR基因編輯技術(shù)，將目前瀕危的印度象改造成猛犸象，讓這種大象能在西伯利亞的自然保護(hù)區(qū)中自由自在地生活。2015年3月，喬治·丘奇已經(jīng)對(duì)印度象進(jìn)行了基因改造，他在大象胚胎里編輯了14個(gè)基因。

編輯、分娩以及養(yǎng)活類似于猛犸象的大象是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，然而挽救另外一些滅絕的物種似乎容易點(diǎn)兒。2013年，75歲的美國著名環(huán)保人士布蘭特提議利用CRISPR基因編輯技術(shù)讓北美旅鴿復(fù)活。本來非常常見的北美旅鴿因?yàn)槿藗兊倪^度捕獵，于19世紀(jì)末滅絕。美國圣塔克魯茲加州大學(xué)的教授本·諾瓦克的團(tuán)隊(duì)，現(xiàn)在正在利用博物館里保存的標(biāo)本進(jìn)行DNA比對(duì)，了解北美旅鴿與現(xiàn)代鴿之間的差異。他們也和喬治·丘奇的團(tuán)隊(duì)一樣，利用CRISPR基因編輯技術(shù)對(duì)現(xiàn)代鴿進(jìn)行基因組改造，使其“復(fù)活”成已經(jīng)滅絕了的同類。

用CRISPR基因編輯技術(shù)雖然無法對(duì)數(shù)百個(gè)與北美旅鴿基因有差異的現(xiàn)代鴿基因進(jìn)行改造，但是至少給喬治·丘奇和本·諾瓦克等團(tuán)隊(duì)提供了一種使已經(jīng)滅絕的物種“復(fù)活”的可能性。

2.改良寵物品種

2015年9月，中國深圳的華大基因公司展示了一個(gè)轟動(dòng)性的產(chǎn)品——15千克重的迷你寵物豬，這種豬的大小只有標(biāo)準(zhǔn)獵腸犬那么大。華大基因公司培育迷你豬的初衷是供科研使用，后來他們決定將迷你寵物豬當(dāng)寵物來銷售，每只售價(jià)1600美元。這種迷你寵物豬之所以能當(dāng)寵物來銷售，是因?yàn)榭梢酝ㄟ^CRISPR基因編輯技術(shù)讓買家定制他們喜歡的寵物毛皮顏色和圖案。

我國有養(yǎng)殖錦鯉的悠久傳統(tǒng)，一般的養(yǎng)殖人員只能從數(shù)百萬的魚卵中得到少數(shù)最漂亮的顏色和一定比例的“冠軍品質(zhì)”錦鯉。而利用CRISPR基因編輯技術(shù)，養(yǎng)殖人員能夠精確地控制魚的顏色，讓魚更適合養(yǎng)在家中的魚缸里。華大基因公司也是利用CRISPR基因編輯技術(shù)，對(duì)錦鯉的大小、顏色和花紋等多個(gè)方面的性狀進(jìn)行改造，改良后的寵物魚將會(huì)在2017年或2018年開始銷售。

3.制造“藥物”

澳大利亞分子生物學(xué)家蒂莫西·多倫的11歲的女兒對(duì)雞蛋過敏，全世界約有2%的兒童患有這種病癥。多倫的女兒與其他患雞蛋過敏癥的兒童一樣，無法接受常規(guī)疫苗接種，因?yàn)檫@些疫苗基本都是利用雞蛋生產(chǎn)出來的。因此，多倫想在雞蛋中修改過敏原，但要想修改雞蛋中的過敏原，需要精確的操控，才能調(diào)節(jié)遺傳序列，使其編碼的蛋白不會(huì)引起人的免疫反應(yīng)。

為了解決這個(gè)問題，多倫把研究集中到了PGC（原始生殖細(xì)胞）上。和其他動(dòng)物不同，雞的PGC在發(fā)育期間主要存在于血流中。多倫利用CRISPR基因編輯技術(shù)移除了PGC，然后通過CRISPR基因編輯技術(shù)，將其組件直接插入正在發(fā)育的雞體內(nèi)。多倫的研究團(tuán)隊(duì)給這種雞取了一個(gè)新名字，叫做CRISPi雞。2015年，美國和歐洲的監(jiān)管機(jī)構(gòu)給轉(zhuǎn)基因雞頒發(fā)了許可，這種轉(zhuǎn)基因雞產(chǎn)下的雞蛋里含有治療高膽固醇血癥的藥物。

目前，CRISPR基因編輯技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在基因治療、基因功能研究、動(dòng)物模型制造、農(nóng)作物品種改良、防治疾病和控制病原、制造更好的食物、改造害蟲基因等方面。不過作為一種新技術(shù)，它仍然存在缺陷和不足。也就是說，它仍然有改進(jìn)的潛力。