最初，CRISPR只是細菌體內的一個(gè)“免疫機制”，用于防御入侵病毒和外源DNA。隨著(zhù)研究深入，CRISPR被科學(xué)家們“化為己用”，基于此實(shí)現了基因刪除、插入、激活、大片段以及染色體敲除等可能。如今，CRISPR已經(jīng)成為糾正突變基因、解決器官異種移植關(guān)鍵難題、治療疑難雜癥等領(lǐng)域的熱門(mén)技術(shù)。
現在，由哈佛大學(xué)的遺傳學(xué)教授喬治?丘奇（George Church）領(lǐng)導的研究團隊利用“魔剪”技術(shù)對細胞進(jìn)行了13,200次基因改造，創(chuàng )下了基因編輯領(lǐng)域的一項記錄。
他們希望，以更大規模重寫(xiě)基因組，這最終可能會(huì )導致物種被“重新設計”。
大規?；蚓庉?/strong>
這種大規模的基因編輯之前已有研究團隊嘗試過(guò)。2017年，由Paul Thomas帶領(lǐng)的一個(gè)澳大利亞團隊使用CRISPR對小鼠的Y染色體進(jìn)行了編輯，并成功將其整個(gè)刪除了。這一策略被認為是唐氏綜合征的潛在治療方法。
因為CRISPR會(huì )切開(kāi)DNA雙螺旋結構，一次進(jìn)行太多編輯會(huì )殺死細胞，這限制了過(guò)去大規模編輯的嘗試。來(lái)自澳大利亞昆士蘭大學(xué)的Geoff Faulkner團隊曾在2016年嘗試敲除500個(gè)小鼠胚胎中的LINE片段，以此確定這一編輯對小鼠發(fā)育和行為的影響。但是，并沒(méi)有小鼠存活下來(lái)。
George Church團隊的新嘗試
為了打破新的基因編輯記錄，哈佛團隊將CRISPR“瞄準”一段DNA序列：LINE-1，一種遍布人體基因組的重復片段，可以自我復制，約占基因組的17%。
為了避免細胞死亡的問(wèn)題，哈佛團隊改版了傳統的CRISPR，研發(fā)了一套單堿基編輯技術(shù)——dead-Cas9 base editor（dBEs），可以避免切割DNA，而是用一個(gè)堿基替換另一個(gè)，例如將C轉換為T(mén)。最終，他們可以在細胞內編輯超13000次，且不會(huì )殺死細胞。這項研究成果于3月發(fā)表在預印本雜志bioRxiv。
學(xué)界觀(guān)點(diǎn)
有學(xué)者認為，這項工作提供了一種方法進(jìn)行試驗且不會(huì )導致全基因組不穩定。但是也有人持懷疑態(tài)度，他們認為這項工作并不足以“啟動(dòng)”大規?；蚪M編輯。澳大利亞國立大學(xué)的Gaetan Burgio稱(chēng)，該技術(shù)宣稱(chēng)的對物種進(jìn)行重新設計系“夸大其詞”。
然而，George Church認為，大規?；蚓庉嬍?ldquo;清理基因組”（去除其中垃圾）的一種方法。2015年，他實(shí)驗室清除了豬基因組中潛伏的62份逆轉錄病毒遺傳物質(zhì)。這些病毒會(huì )被重新激活，這對于“器官異種移植”而言是一個(gè)大隱患。當時(shí)研究團隊使用的是一種“不朽”的豬腎 臟細胞（可以在培養皿中無(wú)限地生存和分化）。
同年，他和學(xué)生楊璐菡共同創(chuàng )辦了一家生物技術(shù)公司eGenesis，計劃利用CRISPR技術(shù)來(lái)實(shí)現豬異種器官移植到人體。2017年，他們成功在活體豬身上證實(shí)了這一可行性，收獲世界首批內源性逆轉錄病毒基因失活的幼豬。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Science》期刊。
George Church表示，他的最終目標是創(chuàng )建人體基因組已經(jīng)被修改過(guò)的器官和組織，能夠對所有病毒都免疫。這一過(guò)程被稱(chēng)為“重新編碼”（recoding），將涉及約9811個(gè)精準的基因修飾。目前，George Church實(shí)驗室已經(jīng)開(kāi)始了相關(guān)工作，在實(shí)驗室對他自己的細胞進(jìn)行重新編碼。
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