基因编辑是什么?基因编辑和转基因一样吗?基因编辑似乎笼罩着神圣的光环.对于很多医生来说,消除不良的DNA变异是他们的梦想.但是除此之外,基因编辑还有很多不同的用途,比如引入我们想要的变异,建立动物疾病模型,培育出具有优良性状的作物等.
目前投入实用的各种基因工程方法不仅使用困难,而且效率低下,特别是在哺乳动物细胞的编辑中.这使科学家们探索可以设计的基因编辑技术,其中最有发展前景的是CRISPR-Cas9系统.Cas9是一种内切酶,可以切割DNA双螺旋结构的两条链.一些内切酶会随机切割DNA长度的任何位置.事实上,基因科学家担心的的问题之一是核酸酶污染,污染DNA样品.其他内切酶会找到一个特定的DNA序列,然后剪掉它的位置.但是,同样的序列在基因组中多次出现,因此不能用限制性内切酶切断特定的位置.
不同于限制性内切酶,细菌性Cas9可以切割特定的位置,切割的DNA序列是指定的.Cas9与CRISPR系统相关联,后者使用小片段RNA将Cas9引导到目标点.在自然界,这个小片段RNA通常用于抵抗病毒(食菌体)的序列.Cas9寻找病毒序列,然后剪掉它,所以CRISPR系统是细菌抗病毒机制的一部分.但是,这种引导Cas9的小片段RNA可以用研究者选定的序列代替.CRISPR系统的优点之一是可以提供多个导向分子,意味着可以导向系统剪切多个位置.CRISPR系统可以确定需要剪切的DNA序列,但脱目标编辑仍然发生,科学家们正在寻找解决这个问题的方法.
激活CRISPR系统的机制有很多种,经过多年的研究,CRISPR-Cas9机制在探索可设计的基因编辑技术方面最具发展前景.到2013年,研究人员成功改造了两种细菌的CRISPR系统,可用于编辑哺乳动物细胞的基因.其中两种细菌包括制作酸奶的细菌.
以上讨论了CRISPR系统如何剪切想剪切的位置.然后呢?如果我们将基因编辑简单地理解为在DNA序列中删除错误或插入我们想要的,那么如何将正确的或你想要的插入基因组呢?
TAG:基因编辑