什么是基因編輯?
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最近這兩年,在諾貝爾獎(jiǎng)的角逐中,基因編輯技術(shù)一直都是一個(gè)奪獎(jiǎng)大熱門(mén)。今天這期囧知就介紹一下,這個(gè)對(duì)人類(lèi)社會(huì)有革命性意義的技術(shù),到底是什么。
這里是自己制作的一個(gè)比較通俗的科普小視頻,有不準(zhǔn)確的地方歡迎大家指出:
要了解基因編輯,首先你得知道什么是基因。
我們的身體,就像是一個(gè)由很多細(xì)胞組成的王國(guó);而在每一個(gè)細(xì)胞里,又有很多攜帶著遺傳信息的小紙條,它們就是DNA。
在這個(gè)DNA上,有一些叫做基因的片段。它們決定了你有棕色的眼睛,黑色的頭發(fā),黃色的皮膚,也規(guī)定了你身上的每一種細(xì)胞負(fù)責(zé)干什么。
可以說(shuō),基因,就像是人體的代碼。有了這組漂亮的代碼,我們?nèi)梭w這個(gè)復(fù)雜的程序,才能跑得起來(lái)。
在20世紀(jì)70年代以前,人們從來(lái)沒(méi)有想過(guò),這串復(fù)雜的源代碼,也就是基因,竟然還可以被人為地改變;人們也從來(lái)沒(méi)有嘗試過(guò),用改變基因的方法,來(lái)治療血友病、色盲、肌肉萎縮癥等基因病。
但現(xiàn)在,這種局面正在悄然地發(fā)生改變——
科學(xué)家們已經(jīng)可以像用剪刀剪開(kāi)小紙條一樣,通過(guò)刪除一小段DNA,或加入一小段DNA等方式,來(lái)改變?nèi)嘶蚱渌矬w的基因。這就是所謂的基因編輯。
目前為止,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的最先進(jìn)的基因編輯機(jī)制之一,叫做CRISPR。
這個(gè)CRISPR,聽(tīng)起來(lái)很黑科技的樣子,但其實(shí),這種神奇的系統(tǒng),在某些細(xì)菌的免疫系統(tǒng)中,本來(lái)就天然存在著——
當(dāng)細(xì)菌們遇到病毒入侵的時(shí)候,它們的體內(nèi)會(huì)被注入病毒的DNA。這對(duì)細(xì)菌來(lái)說(shuō)是致命的。因此,一旦被入侵,細(xì)菌就會(huì)想盡辦法消滅敵人。
細(xì)菌們會(huì)像電影里的特工一樣,快速地在自己的數(shù)據(jù)庫(kù)中識(shí)別出通緝犯——也就是病毒的DNA,并把這個(gè)通緝犯的信息輸入到一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)里;
同時(shí),細(xì)菌還會(huì)派出一位殺手:一個(gè)胖胖的蛋白質(zhì)(Cas9),讓它在第一時(shí)間,帶著導(dǎo)航去抓通緝犯,并把通緝犯,也就是病毒的DNA,無(wú)情地一刀剪斷。
這樣,細(xì)菌的小命就保住了。這就是CRISPR系統(tǒng)在自然界的工作原理。
現(xiàn)在我們回到人類(lèi)文明中。通過(guò)操縱CRISPR這把基因剪刀,科學(xué)家們,不僅可以對(duì)基因進(jìn)行人為的剪切或修改;而且還可以極其精準(zhǔn)地改造任意一段基因。
比如這種小老鼠,只要對(duì)它7號(hào)染色體上的一個(gè)基因(Tyr)做一點(diǎn)小小的改變,本來(lái)應(yīng)該是黑色的小老鼠,就會(huì)長(zhǎng)出白色的毛來(lái);
通過(guò)改造一種蚊子的基因,科學(xué)家們可以有效抑制瘧疾的傳播;此外,還可以對(duì)植物的基因進(jìn)行改造,改良品種,提高產(chǎn)量。
2015年,一位叫亓磊的華人科學(xué)家還發(fā)現(xiàn),CRISPR系統(tǒng)里那個(gè)胖胖的蛋白質(zhì),除了可以做剪刀殺手之外,竟然還能做快遞小哥——
剛才我們已經(jīng)說(shuō)過(guò),這個(gè)蛋白質(zhì),會(huì)隨身帶著導(dǎo)航,去把通緝犯給一刀剪斷。
但如果科學(xué)家命令它不能殺死通緝犯,而只是按照人的指令,去給特定目標(biāo)傳遞信息呢?比如“打開(kāi)A基因”、“關(guān)閉B基因”、“癌細(xì)胞去死”等等。
那么現(xiàn)在,這個(gè)蛋白質(zhì),實(shí)際上就變成了給人類(lèi)跑腿兒的使者。這么一來(lái),人類(lèi)甚至都可以直接和癌癥對(duì)上話了。
就像亓磊所說(shuō)的,基因編輯技術(shù),正在以超乎科學(xué)家們想象的速度向前發(fā)展。也許就在不遠(yuǎn)的將來(lái),基因編輯技術(shù)真的會(huì)像程序員寫(xiě)代碼一樣,徹底破解人體的奧秘。
另外,我們說(shuō)的這位科學(xué)家亓磊,將于11月6日到北京參加2016 WE大會(huì),大家可以在這里看到直播(可以預(yù)約直播當(dāng)天短信提醒服務(wù)):
移動(dòng)端:2016WE大會(huì)|騰訊大學(xué)
如果你也像我們一樣,對(duì)基因編輯的未來(lái)充滿期待,那么就趕快把這個(gè)神奇的技術(shù)分享給你的家人朋友吧~
(視頻末尾可以看到關(guān)于更多細(xì)節(jié)的注釋~)