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新技术 新挑战

2019-02-24

科学之友 2019年1期
关键词:通缉犯小老鼠代码

要了解基因编辑,首先得知道什么是基因。我们的身体,就像是一个由很多细胞组成的王国;而在每一个细胞里,又有很多携带着遗传信息的小纸条,它们就是DNA。在这个DNA上,有一些被称为基因的片段,它们决定了你有棕色的眼睛,黑色的头发,黄色的皮肤,也规定了你身上的每一种细胞分别负责干什么。可以说,基因,就像是人体的代码。有了这组漂亮的代码,我们人体这个复杂的程序才能跑得起来。

在20世纪70年代以前,人们从来没有想过,这串复杂的代码,竟然还可以被人为地改变;人们也从来没有尝试过,用改变基因的方法,来治疗血友病、色盲、肌肉萎缩症等基因疾病。但现在,这种局面正在悄然地发生改变——科学家们已经可以像用剪刀剪开小纸条一样,通过删除或加入一小段DNA的方式,来改变人或其他生物体的基因。这就是所谓的基因编辑。

目前为止,科学家们发现的最先进的基因编辑机制之一,叫作CRISPR。

这个CRISPR,听起来很黑科技的样子,但其实,这种神奇的系统,在某些细菌的免疫系统中,本来就天然存在着——当细菌们遇到病毒入侵的时候,它们的体内会被注入带有病毒的DNA。这对细菌来说是致命的。因此,一旦被入侵,细菌就会想尽办法消灭敌人。

细菌们会像电影里的特工一样,快速地在自己的数据库中识别出“通缉犯”——带有病毒的DNA,并把这个通缉犯的信息输入到一个导航系统里;同时,细菌还会派出一个“杀手”——一个胖胖的蛋白质(Cas9),让它在第一时间,带着导航去抓“通缉犯”,并把它一刀剪断。这样,细菌的小命就保住了。这就是CRISPR系统在自然界的工作原理。

现在我们回到人类文明中。通过操纵CRISPR这把基因剪刀,科學家们不仅可以对基因进行人为的剪切或修改,而且还可以极其精准地改造任意一段基因。

比如一只黑色的小老鼠,只要对它7号染色体上的一个基因(Tyr)做一点小小的改变,原本黑色的小老鼠就会长出白色的毛来;通过改变一种蚊子的基因,科学家们可以有效抑制疟疾的传播;此外,还可以对植物的基因进行改变,从而改良植物品种,提高产量。

2015年,一位叫亓磊的华人科学家还发现,CRISPR系统里那个胖胖的蛋白质,除了可以做“剪刀杀手”之外,竟然还能做“快递小哥”——这个蛋白质,会按照人的指令,去给特定目标传递信息,比如“打开A基因”“关闭B基因”“癌细胞去死”等等。这么一来,这个蛋白质,就变成了给人类跑腿儿的使者,人类甚至都可以直接和癌症对上话了。

基因编辑技术,正在以超乎科学家们想象的速度向前发展。也许就在不远的将来,基因编辑技术真的会像程序员写代码一样,彻底破解人体的奥秘。

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