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CRISPR基因编辑技术获诺奖,人类的福音还是灾难

2020-10-16 责任编辑:未填 浏览数:31 得宝网

剪切,复制,粘贴,生命的真相可能这么朴素。

过去2020年的诺贝尔奖化学奖颁发给了发现基因编辑技术的女科学家先驱——加利福尼亚大学伯克利分校的詹妮弗德纳教授和德国马普感染生物学研究所的埃曼努埃尔沙彭蒂埃教授。

在她们的合作下,发现的基因编辑技术被称为CRISPR/Cas9,简单来说,我们人类找到细胞基因中的一系列工具,执行剪切、复制、粘贴任务,去除不需要的基因片段,将期望的基因片段

目前,该基因编辑技术稳定高效,已被世界各地研究者应用于各种生物的基因修复、基因改造等方面。 要知道这项技术从发现到今天的广泛应用还不到十年,一旦这项技术诞生就被视为21世纪最重要的生物发现之一。

人类这次可以说做了比普罗米修斯偷天火更重要的事。 可以说像传说中的上帝一样,具有改造和制造新物种的能力。 与自然缓慢的生存进化相比,这次人类拿着基因剪刀,可以很清楚地改变包括我们人类自己在内的多种基因性状。

作为对科学乐观的一派人,很容易看到基因编辑技术在生物学、医学、农业、健康领域的巨大商业前景。 但是,在理性乐观主义的背后,必须警惕基因编辑技术可能给人类带来的巨大技术风险和伦理困境。

一般来说,我们总是粗略地说明一切“凡事都有两面性”,但这样往往得不到任何有益的信息。 对于基因编辑技术这一新东西,我们可以切断问题,找出它可能带来的问题,更好地决定如何发展这项技术。

CRISPR/Cas9 :“锋利”基因的剪刀手

要完成一次基因编辑,只需三步:一,找到要切割的DNA。 2 .剪3、安装想用的DNA。

整个过程都这么简单。 当然科学家真的不是发明“剪刀”来修剪DNA分子,而是利用细胞内的特定蛋白酶和RNA分子来完成这个“编辑”。

其中,CRISPR (簇化、规则间隔短的回文重复序列)是等待编辑的基因序列,Cas9选择了科学家负责切断DNA的蛋白酶之一。

最初,两位科学家发现,细菌体内的CRISPR基因序列中分布着从入侵细菌体内的病毒中获取的特殊DNA片段。 这些DNA片段是细菌用DNA切断酶Cas切断该病毒的DNA片段,并结合成这个序列。 该DNA片段起到基因标记识别入侵病毒的作用,当该病毒再次入侵时,细菌从该取得的材料(病毒DNA )中制作与病毒序列互补的指南RNA片段,与DNA切割器Cas合作识别病毒,

CRISPR/Cas9的这一操作是教科书般的指导手册,在这个过程中受到启发,研究者设计了RNA,通过与细胞基因组的特定部位结合,使Cas酶定位并切开。 DNA切开后会发生DNA的修复,研究者可以把自己想利用的DNA片段“粘贴”到这一点上,从而进行正确的编辑。

我们很多人不能参与这个实验,但从这个描述中能想象基因剪辑的全过程是惊人的。

值得强调的是,编辑的基因片段可以通过生物遗传继续这种性状。 细菌根据基因编辑的性状,后代也可以识别和打破感染的病毒,人类也可以通过基因编辑,从胚胎开始不仅改良生命的基因,而且将这种改良的基因传给后代。

想想这是不是很兴奋,这是个大问题。

基因编辑技术:毁誉总是“如影随形”。

据说CRISPR/Cas9基因编辑技术“有用得难以置信”。 这是2012年人们对这种基因编辑技术展开各种实验后的一致感觉。

2005年,西班牙微生物学家Francisco Mojica首次在《分子演化》杂志上发表了他的新发现。 细菌和古细菌中广泛存在识别迄今为止感染的病毒基因特征的免疫机制,首次提出了CRISPR这个术语,成为该系统的第一个发现者。

之后,曼纽尔沙宾蒂埃在被称为化脓性链球菌的细菌中发现了一个前所未有的分子tracrRNA,正好在那个免疫系统CRISPR/Cas中,发现可以通过切断病毒的DNA分子使其失效。

2011年,香槟蒂埃与拥有丰富RNA知识的生物化学家杜多娜合作,通过人工设计的指南RNA,可以使Cas9蛋白酶切断任意指定的片段DNA序列,成功开启了人类基因编辑的新阶段。

2012年,两人的研究成果发表在Science杂志上,很快受到学术界的关注。 最引人注目的是几个月后,MIT的生物学教授张锋也发表在Science杂志上,成为第一个将CRISPR基因编辑技术应用于哺乳动物细胞基因组的科学家,给CRISPR技术的应用带来了“暴风雨”般的变化。

之后,CRISPR/Cas9基因编辑技术应用的研究和案例越来越多,有的科学家利用CRISPR/Cas9提高水稻害虫防治能力,有的人利用基因编辑修复成年小鼠的特定基因变异。

2014年,利用CRISPR/Cas9改变食蟹猴的胚胎基因组,由遗传改造的胚胎移植母体后成长的后代食蟹猴验证了包括卵泡和精子在内的体内细胞具有这种遗传变化的性状。

这时,杜唐娜意识到这项研究在伦理上带来了复杂的问题,食蟹猴在遗传学上非常接近人类,可以说基本验证了基因编辑会给人类带来遗传变化。 另外,越来越多的人向她咨询能否通过基因编辑技术改变他们的致病性遗传缺陷。

关上门进行科学研究是两码事,把这种技术应用于临床是两码事。 杜德纳面临越来越多的实验成果和外界对基因编辑技术的关注后,面临基因编辑工程对人类健康、农业和自然环境有什么影响,以及能否对人类卵泡、精子和胚胎等生殖细胞进行基因编辑的讨论

这些问题不仅是杜唐娜关心的,而且是整个学术界都应该回答的问题。 他们建议“在世界科学界现阶段不要使用任何基因编辑工具将人类胚胎改造成临床研究”,在督促之后,人类第一个基因编辑婴儿于2018年底诞生。

这个故事我们不知道。 第一个基因编辑儿出生在中国深圳,南方科技大学副教授贺建奎和他的研究小组利用CRISPR技术编辑携带HIV病毒的男方双胞胎女孩的胚胎基因,敲除人体一部分能与HIV产生辅助反应的CCR5基因,

当然,这个成果发表后,学术界很快就掀起了轩然大波,相关的医疗监督、司法部门也马上开始了调查。 从后来的结果可以看出,贺建奎因“不正当行为罪”被判处3年徒刑。 首先这种行为在法律上不受支持,其背后更深的问题是对人类生育伦理的挑战。

回到当时的情景,该研究最初被报道为重大科学研究的突破,可见媒体和一般大众没有意识到该临床应用中包含的巨大风险,但现在CRISPR/Cas9技术的发现者随着获得诺奖,更迅速

“转基因人”:

改写生命密码的技术伦理困境。

基因编辑技术赋予了人类改写生命代码的“神力”。

正如诺贝尔奖委员会的官方授奖词所述,“(基因编辑)利用这些技术,研究者可以非常正确地改变动物、植物和微生物的DNA。 CRISPR/cas9基因剪刀有望彻底改变分子生命科学,给植物育种带来新的机会,产生创新的癌症治疗方法,有可能实现治愈遗传性疾病的人类梦想。 」

正如我们看到的,一旦出现CRISPR/cas9技术,很多实验室将倾向于争夺研究和应用。 其应用前景真的很有魅力,开发新的癌症治疗方法,克服遗传性疾病,培育新性状的动植物,有可能成为具有巨大商业价值的产业。

现在,与基因治疗相关的产业已经成为大规模的新型产业,无数的热钱涌向这些基因公司。 这些研究和商业机构必须面对基因编辑技术的应用边界问题。

那么,基因编辑技术有可能带来什么危害呢?

在技术上,基因编辑技术本身还不成熟,人类对基因编辑的结果还没有做好准备。 生命的基因序列存在巨大而复杂的因果链,人为修饰的基因会给后续的遗传带来怎样的风险是人类无法预料的。 一项研究显示,贺建奎团队编辑基因的双胞胎宝宝可能寿命会缩短。

从伦理上讲,基因编辑技术自然是从人胚胎开始的“优势人种”选择问题,即人通过基因编辑的“手术”,从胚胎中改变婴儿的基因片段,人为地切断或增加一些性状的特质,即所谓的“苏”

这就像打开潘多拉盒子一样,把人类置于非常危险的分裂状况和巨大的伦理困境之中。

首先,人类是否有权决定后代的基因性状,选择为自己的后代消除一些基因缺陷,或增加一些优势的基因性状,我们通常来自善意和善意,但有可能使后代陷入困境

其次,人类应该如何对待完成这些“转基因”的新人类? 如果这些改造人在智力、体力、寿命等各方面都优于普通人,从而形成强大而特殊的垄断技术和财富阶层,世界就有可能分裂。 如果这些人后期出现基因编辑带来的疾病和痛苦,我们该如何保障他们的结婚生育权利呢? 被切断CCR5基因的双胞胎宝宝能否长大正常结婚生孩子,如果她们修正的基因混入人类基因图谱中传播,然后出现更严重的家族遗传病和免疫性缺陷,该怎么办?

CRISPR/cas9技术不是那么高的研究阈值,所以有生物医学背景的人已经可以在家进行基因编辑了。 比如,一个叫乔赛亚扎耶纳的“生物黑客”想在家用CRISPR技术敲除肌肉生成抑制素基因,增强自己的肌肉,成为第一个改变自己基因的人。

在这样巨大的利益和迷人的转基因前景下,一些利益最高的医疗机构和一些没有结果的家庭很可能悄悄地开展更多的转基因实验,把自己的子孙变成基因编辑的实验品,但有可能给将来带来

这是生物科学研究领域以及世界医疗卫生机构和国家有关部门必须密切和防止的问题。 基因编辑技术突破这个边界后,无秩序边界的基因编辑技术最先直接被破坏是生物技术本身带来的正面影响,该技术在公共学术水平上被禁止,在黑产中大幅度普及,然后给人类带来很大的分裂和冲突,人类

当然,人类也有可能真正弄清所有基因的真相,毫不客气地进行转基因实验。 届时,整个人类将成为由转基因和转基因者产生的后代,成为漫威宇宙的各种突变体的状况。 但这个结果,光是想象就觉得有点冷和栗子。

回到现实,正如我们对克隆人维持了极高的警戒和严格的禁止一样,各国、国际组织和学术机构也尽快对基因编辑技术的应用边界制定相应的措施和立法,在可预见的时间里遵守生命科学探索的一些禁止区域,保护人类的

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