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一波未平一波又起,CRISPR基因編輯將何去何從? | 科學人 | 騰訊分分彩技巧 騰訊分分彩直播

莫軒 發表于  2018-12-02 12:17

|· 本文來自“我是科學家”·|

這兩天,“基因編輯嬰兒”在中國誕生的爆炸性新聞,在全球范圍內掀起了巨大爭議。這個事件也讓以CRISPR為代表的基因編輯技術,又一次被推上風口浪尖。

其實,就在不久前,CRISPR技術的專利歸屬問題才剛剛塵埃落定——美國聯邦法院判定麻省理工學院和哈佛大學獲得CRISPR專利,結束了關于這場長達5年的爭論。

作為目前最有效的基因編輯技術,CRISPR技術到底經歷了哪些發展與爭議,它所代表的基因編輯技術又將走向何方呢?

圖片來源:圖蟲創意

CRISPR的誕生

事情要從1987年說起。這一年,日本科學家第一次在大腸桿菌的基因組中發現了重復性回文序列,然而,當時并未引起諸位學者的注意。

兩年以后,西班牙阿利坎特大學的博士研究生Francisco Mojica在做自己的博士課題時,在一種名為H.volcanii?的古細菌中也發現了重復性回文序列。他查了文獻,發現兩年前的日本科學家也發現了類似的回文結構,通過比較發現,兩者并未有任何同源序列。

雖然不知道這些回文結構有什么功能,但他覺得非常有意思,并將其命名為Clustered regularly interspaced short palindromic repeats[1],簡稱CRISPR,翻譯過來大致是“簇狀規律型間隔回文序列”。1992年,他發表了一篇文章,描述了這個回文結構,并順拿到博士學位,到牛津大學做了兩年的博士后。博士后出站以后,他回聘到阿利坎特大學,重拾了他博士時期發現的CRISPR的研究工作。

鉆研了十余年,到2003年,他終于弄明白這個回文結構的生物學功能——古細菌的適應性免疫[3]。為此,他和他的課題團隊成員開了一個盛大的party慶祝,并且覺得這個工作一定能發表在《科學》、《自然》等世界頂級期刊上。派對結束后的第二天,Mojica就開始撰寫論文,投稿到這些頂級雜志。

這些期刊的編輯們雖然對這一工作表示了足夠的興趣,但是指出Mojica的工作并沒有闡釋機理,而只是在做假設,就拒稿了。在長達兩年的反復拒稿以后,文章最終發表在了《分子進化》(Molecular Evolution)上。

與此同時,法國學者Bolotin在研究釀膿鏈球菌Streptococcus thermophilus時發現了與Mojica研究組相似的CRISPR序列,以及一個新的基因,用來編碼一個具有核酸酶功能的蛋白,也就是后來的Cas9,并預測CRISPR的功能大約是與適應性免疫相關[4]

這篇文章提交的時間大約比Mojica文章被接受的時間早兩個月。

在接下來的四五年間,世界各地的科學家們似乎忽然有了指路明燈一般,很快搞清楚了CRISPR序列的功能,以及細菌適應性免疫的工作機制——Cas蛋白具有核酸酶的功能,能夠剪切DNA,而CRISPR能夠轉錄成RNA引導Cas蛋白對基因組中特定的DNA序列進行剪切

釀膿鏈球菌(Streptococcus thermophilus)中的CRISPR-Cas9系統。圖源:參考文獻[2]

到了2012年,Jennifer Doudna發文將CRISPR系統用于大腸桿菌基因組的編輯。2013年,Feng Zhang(張鋒)發文報道了CRISPR技術用于動物細胞基因組的編輯工作。

腾讯分分彩正是這兩個研究組,在接下來幾年,為了誰最先發明CRISPR技術,展開了激烈的爭論。雖然,從論文發表時間上說,確實是Doudna領先一步,但是,張鋒2014年就已經申請到了CRISPR技術的發明專利。

張鋒申請的CRISPR技術專利。圖源:patents.justia.com

科學之爭or利益之爭?

雖然外行人會抱有“看熱鬧,不嫌事兒大”的心態,但是對科學家們來說,誰做了什么工作,做了多少工作,都心里有數。

那么爭議來自哪里呢?是科學家自身嗎?

我們先來看一些事件——

就在專利之爭塵埃落定的前一年,UCB的學生社團邀請張鋒去UCB做一個關于CRISPR技術的報告。而在此之前,一位UCB的學生就已經在推特和臉書上發文,號召大家通過點贊的方式支持Jennifer Doudna,反對張鋒。

一周后,學院的一位資深教授特地找她談話:你不要這樣搞事情,張鋒并不是壞人,他也沒有做任何壞事。

不止是這位教授,在許多科學家們眼中,張鋒是一位非常靦腆的人,他并不想參與糾紛,只是想把科研做好。這次他之所以接受UCB的邀請,也是因為他看來這只是一個正常的科學交流。對“CRISPR技術專利之爭”這一問題并沒有發表過多評論,只是介紹了一些他最初的工作。

其實,早在2014年,張鋒獲得CRISPR技術專利許可以后,就將這項技術以及實驗室所有的相關實驗材料信息公之于眾,免費供全世界學者和機構科研之用。

2017年底,張鋒當選為美國科學院院士,也可以反映出科學界對張鋒的貢獻是非常認可的。

所以,從這些層面上來說,CRISPR技術專利之爭,并不是科學之爭。爭論的主角也并非這三個研究機構,而是與這三個機構所有關的諸多大型生化公司。

因為技術的應用,離不開產業化,MIT和UCB為代表的研究機構只負責科學研究,成果轉化必須依靠對應的大公司。所以,所謂的專利之爭,其實是各個公司的產品和市場之爭。

以MIT,UCB為代表的三家機構,以及專利許可授權以后,各大公司成果轉化專利。圖源:Nature

CRISPR技術——一把“未打磨好的利刃”

美國聯邦法院的判決,算是暫時平息了這場紛爭。可是人們不禁要問了,CRISPR技術到底有哪些用處?為何導致三家機構不惜耗巨資打官司呢?

原因說起來也很簡單——這項技術是目前為止最為有效的基因編輯技術。已經普遍應用到醫療、農業等諸多方面。

雖說它是目前最行之有效的技術,但并不能代表著百分之百的可靠。

作為一把基因編輯的利刃,CRISPR目前存在一個重要的缺陷——脫靶。簡單的說就是,這把刀雖然很鋒利,但是,經常砍錯地方。

一項關于人類胚胎細胞的修飾研究工作中,CRISPR技術的成功率僅為14.3%——這么低的精度在醫學上是不可能被接受的。從這點上說,現行的CRISPR技術僅僅是一把未打磨好的利刃。

CRISPR技術將走向何方

基因編輯技術無疑將成為未來一項非常重要的技術。目前為止,CRISPR技術主要應用在農業和醫學方面,并取得一些成果。比如農業方面,這項技術主要用來改造植物基因組,用以制造耐旱或者抗病的株系。如今已經成功應用到大豆,玉米,煙草,番茄,小麥等農作物上,很多成果轉化也會在未來逐一呈現[5]

臨床上,這項技術被用于一些遺傳疾病的篩選、預防和治療。一些治療方案在動物疾病模型中已經取得很好的效果。此外,還能改造人體免疫細胞——T細胞,讓它們能夠特異的靶向癌細胞,達到癌癥治療的目的。

CRISPR的研究還不止于此,一項最新的研究利用CRISPR技術創造出可編程的核酸成像技術,能夠跳過了轉錄、翻譯兩個步驟,直接觀察到蛋白的表達。另外一項研究中,研究人員將綠色熒光蛋白融合在dCas核酸酶上,并在末尾加了一段特殊優化的RNA序列,實時觀察到端粒上的動態結構以及細胞內的基因編碼過程[6,7]

CRISPR-Cas核酸成像技術:正進行有絲分裂的海拉細胞中的一個基因的亞細胞定位。

此外,目前研究最多的是Cas9。而Cas蛋白家族還有一大家子成員,如Cas12a, Cas13, Cas10等[8,9]。很多成員的功能很奇特,比如Cas13具有RNA酶的功能可以對RNA進行識別和編輯。現在人們已經可以利用Cas13發展RNA成像技術以及快速檢測薩卡病毒的單鏈RNA。這無疑對于疾病的預防極為重要。

Cas蛋白家族。圖源:參考文獻[1]

總之,雖然CRISPR-Cas技術目前仍存在許多問題,但并不能掩蓋其巨大的應用價值。這項技術已經為人類的社會騰訊分分彩玩法的發展打開了一扇窗,“寶劍鋒自磨礪出”,我們期待CRISPR這把利刃,能在眾多科研人員的努力下,被不斷打磨和完善,使之為人類創造更多的價值。

腾讯分分彩不過至少在現階段,它還不能成為解鎖人類基因技能的“萬能鑰匙”,一切操作仍需謹慎——雖然技術本無正邪之分,但使用技術的人,將決定它最終的走向。(編輯:Yuki)

熱門評論

  • 2018-12-02 14:40 地球上的裸猿

    至少在現階段,CRISPR還不能成為解鎖人類基因技能的“萬能鑰匙”,一切操作仍需謹慎。

    [3] 評論

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全部評論(6)
  • 1樓
    2018-12-02 14:40 地球上的裸猿

    至少在現階段,CRISPR還不能成為解鎖人類基因技能的“萬能鑰匙”,一切操作仍需謹慎。

    [3] 評論
  • 2樓
    2018-12-02 14:41 地球上的裸猿

    在微觀領域,人類又向前邁進了一步。

    [0] 評論
  • 3樓
    2018-12-02 15:20 天降龍蝦

    總之,技術沒有問題,有問題的是使用技術的人。。。。。。

    [1] 評論
  • 4樓
    2018-12-02 16:04 在雨夜

    中國的編輯嬰兒使用了這個專利了嗎?

    [0] 評論
  • 5樓
    2018-12-03 18:24 木造藏

    虛晃一槍換靶標嗦

    [0] 評論
  • 6樓
    2018-12-05 16:44 wazaea

    wwww

    [0] 評論

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莫軒
莫軒 中國科學院 上海生命科學院 植物分子生物學博士 | 騰訊分分彩哪個平臺好作者

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