越来越野蛮的基因编辑技术

来源：生物谷   发布者：张荐辕   日期：2015-03-24  

2014年12月28日，来自美国UCSD的Valentino Gantz以及Ethan Bier教授查对了他们实验室里刚刚孵化的果蝇。该实验的果蝇母本其中一条X染色体上的控制体色的基因发生了突变。按常规的孟德尔遗传定律，子代出现带有体色变化的隐性纯合子果蝇的概率为1/4，而他们的实验中后代果蝇几乎都是突变的表型!(浅黄色体色)。作为Valentino Gantz的导师，Bier教授感觉就像是太阳从西边出来了一样。随后他们的结果就提交《science》杂志发表了。 那么出现这个结果的原因是什么呢?这要从Bier教授的老本行说起。Bier实验室主要的工作方向是研究果蝇翅脉的遗传决定因素。在如今的科研环境中，要想得到细致的研究结果就需要对多个基因同时进行突变。这个想法理论上简单，但在实际操作中就不是"1+1"那样容易了。首先每次突变都需要复杂的分子生物学技术以及胚胎操作技术，而且由于果蝇是二倍体生物，每一次突变之后还需要进行不断的杂交，长期的培育，筛选，从而获得稳定的纯合突变体进行下一轮的突变实验。因此这是一项工程量十分大的工作。 得益于目前十分火的新型基因编辑技术-"CRISPR-CAS9"技术，基因的各类型的突变只需要引入一段特异性的guide RNA便可达成。Ethan Bier课题组此时正在使用这项技术对果蝇进行遗传改造。天才的Valentino Gantz想到了可以将一段CRISPR序列稳定地转入果蝇的某一条染色体上，这时只要体内表达CRISPR的表达，就可以体内编辑其他染色体上(多拷贝序列的其它拷贝等)的特定基因，从而可以快速得到纯合突变，省去很多工作时间。 在他们精妙的实验设计基础上，不久后子代的突变体果蝇出生。突变果蝇的比例高达97%，这一数字远远高于孟德尔定律中经典的1/4概率。 然而，精妙的技术如果不受到严格的控制可能会产生危害。来自哈佛大学的遗传学家 George Church认为这篇文章不应该这么快发表，因为这项改进本身会产生生物安全问题。"把一把随时会切割自身基因的剪刀插入自己的基因组中是每个人都不愿意看到的事情"。基因编辑一旦失去控制，便有可能导致遗传漂变。 George Church实验室同时也在进行CRISPR技术的优化，他们为了生物安全的考虑，选择将CRISPR与CAS 9 基因分开到不同的载体上。而Church本人也批评Valentino Gantz的技术不够严谨，可能会造成安全问题。而Bier却驳斥了这一观点，他认为Church那一套在酵母里面是可行的，但在果蝇里面却做不到。 总之，新的技术出现总要面对质疑，而生物安全的问题也是基因改造领域不得不面对的现实问题。这项技术是否可行还需要广泛的讨论以及后续的实验证明。

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