健康之美 | 源于宝龄
海藻味柴油?辣番茄?无咖啡因的咖啡豆?复活物种?富含超级营养的鱼肉……这些听起来荒诞不经的奇怪梦想,如今通过CRISPR-Pro技术原理,将有可能成为现实。
CRISPR-Pro技术原理:利用Cas9/gRNA复合物在靶位点进行切割,产生双链断裂(DSB:Double-strand break),迫使细胞进行紧急修复。通常条件下,细胞偏向于使用非同源末端连接(NHEJ:nonhomologous DNA end joining)的方式对断裂的双链进行修复,进而造成靶位点基因的插入/缺失突变。
优势:周期短,效率高;高嵌合率,生殖遗传稳定;可实现DNA大片段敲入(长达10Kb);可实现条件性敲除(长达4kb);可实现大片段敲除(长达20kb)。
专家曾预测称,这种基因编辑技术将“改变我们的星球,改变我们生活的社会和周围的生物”
事实真的有这么神奇么?对此我们将CRISPR技术的应用进行了整理,通过这些来进一步了解这项技术产生的影响和具有的潜力。
宠物育种
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近年来,纯种血统的宠物市场火热,导致检测猫、狗健康和品种的基因检测服务激增。专家提议用CRISPR基因编辑工具来消除大量存在于纯种狗中的遗传性疾病,斑点狗就是一个很好的例子,它们经常携带一种易引起膀胱结石的基因突变。
美国的一家宠物狗育种机构已经制定了斑点狗的修复计划,不过在出售基因编辑斑点狗之前,它们必须经过FDA的审查。其他应用到宠物繁殖的项目还包括创造迷你猪,定制尺寸、颜色和图案的鲤鱼。
无过敏原的食品
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食物过敏影响着很多人,某些情况下可能危及生命。有了CRISPR技术,就有可能生产出对“安全”的牛奶、鸡蛋或花生。来自荷兰的研究小组正在使用CRISPR-Cas9基因编辑技术来去除小麦麸质,使其适合乳糜泻患者。不过对于植物的基因编辑,考虑到物种及生物进化,需要慎重考虑应用。
DNA“照相机”
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来自美国哈佛大学的科学家们利用CRISPR制造了一种叫做CAMERA(照相机)的分子工具,用于记录细胞生命周期中的事件,例如对抗生素、营养物质、病毒和光的暴露。
特定的DNA将在有信号的情况下工作,工作环境可以是细菌或人体细胞。长远来看,这将帮助科学家们检测或追踪干细胞发育路径是成神经元、肌肉细胞还是其他细胞等。
脱咖啡因的咖啡豆
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英国一家公司创造了一种基因编辑的无咖啡因咖啡豆。采用CRISPR技术关闭产生咖啡因的基因,并对咖啡豆的风味、营养和成本产生了积极影响,既保留了咖啡中天然存在的大量健康化合物及营养,又收获了普通咖啡的味道。
更绿色的燃料
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基因编辑可以提高藻类生物燃料的产量。美国生物技术公司已经创造出了能产生两倍脂肪的藻类,用于生产生物柴油。
直到现在,藻类由于无法产生足够脂肪限制了生物柴油的可行性。通过这种基因修饰,研究人员使藻类将二氧化碳转化为生物燃料的效率大幅提高。该公司目前正与石油公司埃克森美孚合作,以实现到2025年每天生产10000桶(barrels:石油计量单位,每桶相当于120-159升)藻类生物燃料的目标。
天然自带辣味的番茄
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巴西和爱尔兰的科学家们正在利用CRISPR技术创造拥有天然辣味的番茄。事实上番茄本身携带着许多产生辣椒素也就是使辣椒产生辣味的基因。通过调整给番茄添加上缺失基因,使它们变得辛辣。
辣椒比较难种植,产量也比番茄低得多。有了CRISPR技术,就可以在容易种植的番茄中获得辣椒素。研究人员已经创造了第一个番茄和辣椒的混合体,辣味沙拉不知会不会。
消灭害虫
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CRISPR可以帮助我们控制传染病传播或入侵特定生态系统动物物种的数量。
2018年,英国伦敦帝国理工学院的研究人员证明,这项技术可用于对付引起疟疾传播的蚊子。他们引进了一种基因,携带该基因蚊子的雌性后代将无法产卵。在引入基因驱动的笼中蚊子试验中,蚊子群体在经历7代后就灭亡了。这将为解决濒危物种岛屿生态系统遭入侵老鼠破坏提供解决思路。然而,关于基因驱动的使用是否合乎道德以及是否应该被禁止尚存在争议。
培育更快速的赛马
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位于阿根廷的生物技术公司Kheiron-Biotech正在编辑赛马的基因组,以创造出更快、更强、更好跳跃性能的赛马。利用CRISPR研究人员修改肌钙蛋白(一种对肌肉生长至关重要的蛋白质)的基因编码,已经生产出了健康的胚胎,预计今年会有第一批基因编辑技术改良的赛马诞生。
在2013年,国际马术运动联合会取消了禁止克隆马才加国际比赛的禁令。从那时起,克隆马就一直在参加和赢得马球等运动项目,而通过基因编辑技术,一些人士希望它们将来能够参加奥运会。
更有营养的鱼
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目前,在加拿大已经在生产有两倍生长速度的转基因鲑鱼。随着CRISPR基因编辑的出现,科学家们可以向前更进一步。来自挪威的一个研究小组使用CRISPR-Cas9生产无菌鲑鱼,这使它们生长得更好,不容易生病。此外,CRISPR-Cas9技术也能使这些基因编辑鲑鱼在逃离水产养殖设施后阻止其繁殖。
目前,研究人员正在调查可以利用CRISPR技术改良的性状。研究负责人Anna Wargelius表示,“我们有兴趣改良基因,使鱼获得更好的福利,包括抗病性。将来这项技术还可以用来提高鱼的ω-3含量,使其更健康、更有营养。
复活已灭绝物种
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虽然这个词听起来像是来自科幻小说,但它不是。科学家们已经在努力恢复灭绝的动物。第一个候选动物是候鸽(passenger pigeon),这是一种曾占据美洲天空的鸟类。
利用CRISPR技术,研究人员计划将候鸽的基因引入到它的现代近亲——带尾鸽(band tail pigeon)中。杂交种将被繁殖几代,直到后代的DNA与已灭绝物种的DNA相匹配。第一代“复活”鸽子预计将于2022年孵化。不久之后,也可能利用CRISPR技术复活猛犸象。来自哈佛大学的一个研究小组正致力于把数千年前灭绝的长毛猛犸象复活。

