能使基因编辑失效的“开关”：防止研究失控的最后防线

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能使基因编辑失效的“开关”：防止研究失控的最后防线) |& e- J+ u7 O; s% y, n5 K
来源:新浪科技 / 作者: / 2017-01-09
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抗 CRISPR 蛋白不仅能提高基因编辑过程的精确度，防止研究失控，若它落入坏人手中，还能被当成最后的安全防线。
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近年来，科学家和普通民众都对基因编辑技术愈发重视，一些人担心它可能会引发意想不到的后果，甚至被用来制造生物武器。& K" z! d0 y" X+ \/ u: o2 Y( X
北京时间 1 月 9 日消息，据国外媒体报道，近年来，科学家和普通民众都对基因编辑技术愈发重视，一些人担心它可能会引发意想不到的后果，甚至被用来制造生物武器。近日，加州大学旧金山分校的研究人员发现了一组能够使基因编辑工具 CRISPR-Cas9 系统失效的蛋白质，或许能避免上述后果的发生。0 d1 V( H6 S( ~, G' x% B
CRISPR-Cas9 系统用途多种多样。人们希望能用它来治疗基因疾病。它的基础是一种名叫 SpyCas9 的蛋白质，可以将目标 DNA“剪切”下来。为了找到将其“关闭”的“开关”，研究人员对 CRISPR-Cas9 系统的研发过程展开了分析。5 Y/ a+ n1 O$ t) J
“正如 CRISPR 技术从细菌天生的抗病毒系统发展而来一样，我们也能对病毒用来对抗 CRISPR 系统的蛋白质加以利用。”加州大学旧金山分校微生物学与免疫学院的约瑟夫•邦迪•德诺米实验室的博士后研究员本杰明•劳奇指出。
6 k5 D; i7 K* o研究人员试图在该系统中找到“自我靶向”的证据——一些病毒会悄悄越过 Cas9 蛋白设置的屏障，将自己的基因插入细菌基因组中。研究人员提出假设称，这些病毒一定开发出了某种‘CRISPR 系统抑制剂’。否则，Cas9 蛋白为了杀死病毒，便会将探测到入侵者的基因组整个切除。1 c5 ~. k7 J; V0 n" _5 d5 N
“Cas9 蛋白并不聪明。”约瑟夫•邦迪•德诺米说道。“如果程序要求它这么做的话，它们就会毫不犹豫地把自己的 DNA 切掉。因此，我们希望能找到这样的基因链。既然这些细胞没有自我毁灭，就说明整个 CRISPR 系统没有被激活。”4 H/ S! F2 \3 r+ ]0 S2 [) k
研究人员分析了近 300 条李斯特菌基因链，结果发现约 3% 的基因链中存在这一现象。而在进一步调查之后，他们发现了四种截然不同的抗 CRISPR 蛋白，能够阻断李斯特菌中 Cas9 蛋白的活动这与 SpyCas9，蛋白十分类似。
5 K/ r5 P* H8 T! H) j# x研究人员在另外一系列实验中发现，四种抗 CRISPR 蛋白中的两种（分别名为 AcrIIA2 和 AcrIIA4）在其它细菌中、以及在被编辑过的人类细胞中，能够将目标瞄准特定基因，从而使 SpyCas9 蛋白失效，实验结果说明这些蛋白质能够“有效抑制”得到了广泛运用的 CRISPR-Cas9 基因编辑系统。“我们接下来要证明，这些抑制剂能够真正提高编辑人体细胞基因时的精确度。我们还希望弄明白，这些抑制剂蛋白究竟是如何使 Cas9 蛋白的基因靶向能力失效的，并在其它细菌中继续寻找其它更有效的 CRISPR 系统抑制剂。”研究人员称，找到 SpyCas9 蛋白的“关闭开关”能够大大提高 CRISPR 技术的安全性和精确度，避免对目标之外的基因进行错误修改。该系统在目标细胞中生效的时间越长，就越可能出现这样的后果。! Z; o6 A7 K" b4 ]0 S) @$ e
该发现还能在科学家使用“CRISPR 干扰”（CRISPR interference）和 CRISPR 激活（CRISPR activation）等新技术时提供很大帮助。研究人员指出，他们能够暂时地加快或阻断细胞活动，甚至使基因组中相互联结的基因同时变得活跃起来。而这反过来则能推动多基因疾病的研究和治疗。此外，这些抑制剂还能被当成一道安全防线。若该技术被用在了实验室之外的地方，它们便可以迅速切断工作进程。“CRISPR 如此强大，很可能被用来从事危险的研究，因此研究人员和广大公众对它的担心是很有道理的。而在 CRISPR 技术被用于恶意研究、或失去了控制时，这些抑制剂为我们提供了一条切断研究进程的途径，使这种技术变得更加安全，能够更好地为人们提供帮助。”（叶子）
! O. B4 c/ I( R: A2 C图 1：抗 CRISPR 蛋白不仅能提高基因编辑过程的精确度，防止研究失控，若它落入坏人手中，还能被当成最后的安全防线。) I/ I: |3 |; W  n
图 2：近年来，科学家和普通民众都对基因编辑技术愈发重视，一些人担心它可能会引发意想不到的后果，甚至被用来制造生物武器。1 {1 l& u  G) W
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