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Science:CRISPR基因驱动技术引遭热议

摘要 : 在7月出版的Science杂志上,几位著名的CRISPR技术研究人员发表了题为“Safeguarding gene drive experiments in the laboratory”的评述文章,探讨了以CRISPR为基础的基因驱动技术系统,指出在实验室中进行此种另类的转基因技术,需要慎之又慎。

 在7月出版的Science杂志上,几位著名的CRISPR技术研究人员发表了题为“Safeguarding gene drive experiments in the laboratory”的评述文章,探讨了以CRISPR为基础的基因驱动技术系统,指出在实验室中进行此种另类的转基因技术,需要慎之又慎。

今年3月,科学界出现了一个传言,称中国学者已成功地编辑了人类胚胎的基因,以一种人类无法完成的方式改变了他们的DNA。当然这一说法并不全面,但是已经非常火热的CRISPR/Cas9 基因组编辑方法又一次被放到了舆论的最前沿。

而所谓的基因驱动技术则是一个能够快速将特定性状扩散到群体中去的系统——这里的快速是相对于经典孟德尔遗传而言。这种技术目前主要以CRISPR为基础,具有非常广阔的前景,如根除疟疾、登革热等蚊媒疾病,恢复害虫对杀虫剂的敏感性,消灭或控制入侵物种等等。然而也有不少人担心,这样的基因修饰会“找到出路”逃出设计好的体系,为生态系统带来难以估量的危害。

因此在这篇评述文章中,George Church,Ethan Bier等人呼吁在实验室中进行相关实验室时,需要尤为谨慎,他们也提出了一些特殊的例子,供研究人员参考。

基因驱动技术一般通过序列特异性的内切酶构建,比如TALEN、锌指酶或者CRISPR/Cas9。在减数分裂的细胞中,如果一个拷贝的染色体含有能表达的内切酶基因,这种酶就会切割另一个染色体形成双链断裂。细胞在进行修复的时候,会将第一个染色体当作模板,把内切酶基因拷贝到第二个染色体中。在理论上,每一个后代都会携带该基因的一个拷贝。

此前加州大学的一位教授就利用疟原虫对宿主的特殊偏好将小鼠免疫系统的组分引入到了蚊子体内,这样就有了能够抵抗人疟原虫的蚊子。经实验证实,这种改变能够百分百阻断疟原虫的传播。

还有该篇文章的作者,Valentino Gantz以及Ethan Bier教授利用CRISPR/Cas9系统的优势,进行基因驱动实验:他们开发了一种新系统——Mutagenic Chain Reaction(MCR)。利用MCR系统,科学家们可将一种杂合突变转变为一种纯合突变。研究人员已经在果蝇中证实了这一系统的有效性,在97%的情况下,MCR系统可将携带的突变传播到染色体上的目标位置。

虽然这些研究人员都严格采用了屏障方法,以及额外的预防措施,如选择将CRISPR与Cas9基因分开到不同的载体上等,但是一些科学家依然认为未来实验室操作包含CRISPR的实验,需要慎之又慎,加入多重严格约束要求。

同时作者们还建议,在基因组上进行的基因驱动研究在应用上要实现严格可逆,并且多用替代方法,比如拆分基因驱动系统(split gene drive systems),这样带来的风险低一些。

原文标题:Safeguarding gene drive experiments in the laboratory

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