魔剪Crispr, 它到底是什么?
未来你会定制你的宝宝么?...
你可曾想过,如果有一天人类可以编译自己,让自己变得更加完美,不再受到疾病的困扰。。那该多好
那么故事还得从这说起:
人体的适应型免疫系统都被我们熟知, 当我们第一次抵御外敌之后,会对第一次遇见的外敌产生记忆,当我们第二次再遇到相同的外敌的时候, 先前产生的记忆就可以被抽取出来,更快速的想办法除掉外敌。
如下图:
同理, 那细菌会不会用一样地方法抵御外敌呢?
科学家一直在探索这个问题,我们熟知的限制性内切酶
(restriction enzymes)早在1950 年代就被科学家发现了,这个酶也是细菌抵御外敌的一种手段,用特定的酶去切特定的天敌的DNA,比如噬菌体的DNA。但是这个酶是先天性免疫系统 (innate immunity)。并没有什么记忆可言。
举个例子: ECORI 限制性内切酶。
可是每一种内切酶只能认定特定的DNA序列, 所以使用这种酶有很多限制。
如下图:
直到1980年代,科学家开始发现细菌的DNA里有一系列连续的序列,结构特别特殊。但是没人知道它是用来干什么的。
如下图:
2005年,科学家发现这些重复序列中每个空隙都可以保存一段噬菌体的DNA, 所以科学家证明细菌在利用噬菌体的DNA来抵御噬菌体的攻击。
证明了细菌的适应性免疫系统(Crispr/Cas system)的存在。
中国科学家 Feng zhang 首次证明Crispr/Cas 系统可以编辑人类细胞中的基因。
直到2012年左右,两位女神 Jennifer Doudna 和 Emmanuelle 发现了cas9 这个蛋白,可以通过替换引导者(CrRNA)来让cas9 蛋白剪断任何一段DNA,从而实现基因编辑技术。
Crispr的优势在于,这个系统可以替换不同的“剪刀向导” 去剪任何你想要剪断的DNA序列,只要找到PAM,你就可以剪断在PAM之前的第三个碱基。如下图:
Crispr Cas9系统(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)
是细菌抵抗噬菌体的秘密武器,通过这个系统可以精确地剪断噬菌体DNA,从而导致噬菌体DNA无法繁衍生息。
惊喜的是,我们可以加以利用它,让它剪断任何我们想要剪断的DNA,然后利用生物体的修复功能来编辑我们的DNA。 (无论是替换DNA,或者改变DNA)
首先我们要补充一下基础的知识,然后再了解这个魔剪:
第一章:
细菌怎么应对自己的敌人呢?
只要CrRNA连接上目标DNA,魔剪就开始工作了。(但是如果连不上,魔剪就启动不了。所以需要设计能与目标DNA连接的CrRNA)
整体回顾:
第二章
每个生物体在DNA破损的时候都有自我修复的功能,细菌也不例外。
既然Crispr cas9 系统可以做到这些,科学家们为什么不利用这个系统去裁剪我们身上的DNA呢?
所以,当我们换上合适的CrRNA后,它就可以引导我们去我们想要裁剪的DNA那。(比如一些能导致先天性疾病的变异基因那,进行裁剪。)然后利用生物体的自我修复系统去替换掉疾病的DNA,嵌入我们随后注入的健康DNA。
想象一下,当技术成熟后,我们可以利用基因编辑技术来修改任何我们想要的基因片段。比如定制婴儿,将所有的优质基因嵌入到胎儿的基因组里,让他们远离疾病的痛苦,并且拥有优质的外貌。这可能就是未来。
可是这个技术要面临巨大的社会压力,道德伦理压力,也可能存在巨大的隐患。基因危机也可能会在未来降临。
人类喜欢未来,也不知未来,我们能做的还是小心谨慎为好。
关注 一张图的科学
微信扫一扫关注公众号