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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

来源:新浪科技/叶子 2017-01-09 09:46

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。

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。  

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。

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。

“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。

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。

“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。”

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。

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。

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。”(生物谷Bioon.com)

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