什么是CRISPR基因编辑,它是如何工作的? 2017-01-07 14:05:10

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所属分类 :经济

您可能已经阅读了使用基因编辑技术CRISPR(也称为CRISPR / Cas9)进行新研究的故事科学世界被这种革命性技术所吸引,因为它比以前修改DNA的策略更容易,更便宜和更有效

术语CRISPR / Cas9代表Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats / CRISPR相关蛋白9这些名称反映了其发现过程中发现的重要特征,但没有告诉我们它是如何工作的,因为它们是在任何人都知道什么是CRISPR / Cas9之前创造的

在细菌中发现并参与免疫防御的系统细菌使用CRISPR / Cas9来切割入侵细菌病毒的DNA,否则可能会杀死它们今天我们已经将这种分子机器用于完全不同的目的 - 改变任何选择的字母(s) )在生物体的DNA代码中我们可能想要纠正在复制时遗传或悄悄进入我们DNA的疾病导致的错误d或者,在某些情况下,我们可能想要增强作物,牲畜或甚至人类的遗传密码所以我们只是将不需要的基因剪掉并用一个好基因替换掉吗

我们首先必须记住,动物和植物是由数百万个细胞组成的,每个细胞含有相同的DNA

没有必要编辑一个细胞:我们必须在每个细胞中编辑相同的基因我们必须剪掉数以百万计的基因并粘贴在数以百万计的新基因中并不是所有的细胞都容易进入 - 我们怎样才能到达埋在我们骨骼中或大脑深处的细胞

一个更好的方法是从一开始就开始编辑基因组而只有一个细胞 - 一个非常早期的胚胎因此,我们所需要的只是一个巨大的显微镜和一把小剪刀而且基本上我们使用的是Cas9技术在细菌中进化的破坏病毒的“剪刀”的名称这个名称的CRISPR部分来自重复的DNA序列,它是复杂系统的一部分,告诉剪刀切割哪部分DNA为了瞄准我们的Cas9剪刀,我们将它们链接到一个人工指南,将它们引导到匹配的DNA片段我们给剪刀一份我们所追求的DNA,这样他们就知道在哪里切割照片:CC BY-ND请记住,DNA分为两个部分,一个与另一个一起进行链接我们制作一个代码指南,该代码只与我们30亿碱基对长基因组中的一部分对齐 - 就像一个“谷歌”搜索我们的指南真正有可能梳理大量的遗传物质找到一个它完全匹配然后我们的“剪刀”可以在正确的位置进行切割一旦Cas9剪刀将DNA切割到我们想要的位置,细胞将尝试使用它可以找到的任何可用DNA修复断裂因此,我们也注入我们要插入的新基因如果我们注射新的DNA,它将代替我们切割的DNA照片:CC BY-ND您可以使用显微镜和细针将CRISPR / Cas9与导向器一起注射供体DNA,新基因或者,你可以用电流在细胞上打孔,让这些东西漂浮在里面,用枪把它们用卡住的小子弹射出,或者将它们封装在与细胞融合的脂肪泡中膜和释放其内容但新基因如何找到适合自己嵌入的地方

想象一下,你想要放入最后一块有30亿块拼图的拼图游戏,它就在一个牢房里面,像一个充满激情的果实充满了goop你要做的就是制作一个正确形状的拼图,然后将它注入到passionfruit然后它只是一个摇晃的情况,直到最终这件作品找到了拼图的正确部分并插入适合的唯一地方你不需要通过显微镜在我们的基因组中看到DNA - 它太小了你也不必摇晃 - 随机扩散(称为布朗运动)将始终将拼图块传递到它最终适合的位置首先,指南将摇摆并找到合适的位置切割剪刀,然后新的供体DNA将在其适合的位置排列,并通过自然DNA修复机制永久性地缝合到DNA链中

最近,新的CRISPR编辑系统已经创建,甚至没有需要切断DNA 在这种情况下,CRIPSR / Cas和引导系统可以将酶传递给特定基因并改变它,可能将A改为G或C改为T,而不是切掉任何东西或放任何东西大多数实验使用鼠标胚胎或细胞在培养皿中生长的人工液体,设计成像血液一样其他研究人员正在修改干细胞,然后再将其注入患者体内以重新填充受损的器官世界上只有少数几个实验室正在与早期人类胚胎一起工作这项研究高度管制和仔细观察其他人在植物细胞上工作,因为整个植物可以从少数细胞生长我们了解更多,我们可以用CRISPR / Cas9做的范围将改善我们可以做很多,但每个生物和每个细胞都是不同的更重要的是,身体中的一切都是相互联系的,所以我们必须考虑意想不到的副作用,并考虑改变基因的道德规范我们作为一个社会,最重要的是应该讨论并同意我们希望实现的目标

e本文最初出现在The Conversation阅读原文Merlin Crossley是副校长学术和分子生物学教授,UNSW Logo照片:The Conversation