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新技術(shù)更易修改DNA
遺傳醫(yī)學(xué)近年進(jìn)展神速。
先是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)技術(shù)的研發(fā),能夠輕松地將特定的DNA片段擴(kuò)增數(shù)百萬(wàn)倍。不久前,有研究又發(fā)現(xiàn)兩種特殊的酶:鋅指核酸酶和轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶。《科學(xué)》雜志將這兩種酶的發(fā)現(xiàn)稱(chēng)為“2012年的十大科學(xué)突破之一”,并稱(chēng)這兩種酶為“巡航導(dǎo)彈”,因?yàn)樗鼈兪箍茖W(xué)家能定位基因組中的特定部位,并準(zhǔn)確修剪DNA片段。
通過(guò)這些技術(shù),研究者已可以精確地切割并去除DNA片段,將替換的DNA片段導(dǎo)入細(xì)胞,插入到相應(yīng)位置。由此,醫(yī)生可以將存在缺陷或者變異的基因替換為正常的基因,從而達(dá)到治愈的目的。
美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的分子和細(xì)胞生物學(xué)兼化學(xué)教授珍妮弗·端娜及其團(tuán)隊(duì),則首次證明來(lái)自細(xì)菌的免疫系統(tǒng)的Cas9核酸酶確實(shí)能用于編輯哺乳動(dòng)物細(xì)胞基因組。他們通過(guò)使用Cas9核酸酶,使修剪DNA片段時(shí)所用蛋白質(zhì)過(guò)程更簡(jiǎn)化,只需要?jiǎng)佑靡粋(gè)小的RNA(核糖核酸)分子就能完成編碼。
已成功試用于人體
人類(lèi)細(xì)胞中的基因組是靠RNA來(lái)編程的,而來(lái)自細(xì)菌的Cas9酶可以看作是“基因組工程的發(fā)動(dòng)機(jī)”。新技術(shù)使Cas9酶-RNA的復(fù)合物更容易合成,也更容易被導(dǎo)入細(xì)胞中。與其他技術(shù)相比,該復(fù)合物的毒性也更低。已有一家名為Sangamo Biosciences的臨床生物制藥公司開(kāi)始嘗試臨床研究,為感染艾滋病毒的患者進(jìn)行特定基因的替換,而且部分患者身體已出現(xiàn)抗艾滋病的狀況。
珍妮弗·端娜是在研究細(xì)菌免疫系統(tǒng)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)Cas9酶的。病毒的DNA片段被細(xì)菌剪切,并接入自身的DNA中,之后細(xì)菌合成相應(yīng)的RNA,便能用于抑制病毒活性。
珍妮弗·端娜稱(chēng),在近期的研究中,已證明這種細(xì)菌防御系統(tǒng)在人體細(xì)胞中同樣能成功運(yùn)作。“從模糊的細(xì)菌免疫系統(tǒng)到一項(xiàng)極具潛力的技術(shù),這將改變我們研究和操縱哺乳動(dòng)物細(xì)胞,以及其他類(lèi)型動(dòng)植物細(xì)胞的方式。新技術(shù)意味著能通過(guò)這種基因組的編輯和重組,將基因變化導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的細(xì)胞,甚至可能導(dǎo)入其他真核生物的細(xì)胞中。這同時(shí)也說(shuō)明基礎(chǔ)科學(xué)在影響人類(lèi)健康的重大發(fā)現(xiàn)中始終扮演著重要角色。”目前他們正在進(jìn)行關(guān)于人體細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)。這項(xiàng)新技術(shù)為遺傳疾病甚至是艾滋病的治愈帶來(lái)希望。
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