是基因編輯打開潘多拉的盒子及其後果

是基因編輯打開潘多拉的盒子及其後果噬菌體病毒感染細菌細菌,細菌病毒。 來自www.shutterstock.com

今天,科學界對基因編輯的前景感到震驚 “設計師”人類。 基因編輯可能比氣候變化或甚至釋放原子能量的後果更重要。

CRISPR 是Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats的首字母縮寫。 這是細菌開發的免疫系統,可以保護自己免受噬菌體的感染 - 噬菌體是地球上最豐富的生命形式。

比任何已知的生命形式都小

巴黎發現了噬菌體 Felix d'Hérelle巴斯德研究所 在1917中。 他正在研究一小部分患者自發從痢疾中恢復過來。 D'Hérelle提出,一種小於任何已知生命形式的抗微生物劑都會殺死受感染患者的細菌。 他最終證明了這種新生命形式的存在,並將它們命名為噬菌體:攻擊細菌的病毒。

對細菌噬菌體進行了深入研究: 它的美麗 用電子顯微鏡和 它的基因組 是第一個測序的生命形式。

應對噬菌體攻擊

在2007,食品生產公司Danisco的Rodolphe Barrangou和Philippe Horvath與拉瓦爾大學的Sylvain Moineau合作解決了酸奶生產中長期存在的問題。 他們問道:為什麼酸奶和奶酪生產所必需的細菌容易受到噬菌體攻擊,這怎麼可能被預防?

Barrangou,Horvath和Moineau成功了 令人驚訝的發現 細菌實際上有免疫系統。

CRISPR:獲得的細菌免疫系統。


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在最初的噬菌體攻擊後,少數倖存的細菌會識別新攻擊的噬菌體的DNA。 然後存活的細菌會產生免疫反應,導致噬菌體死亡。 噬菌體攻擊後存活的細菌會在其細菌基因組中嵌入噬菌體DNA片段,作為感染的“記憶”。

目標和服務器

然後是Barrangou,Horvath和Moineau 發現 如何消滅入侵的噬菌體。 在識別新侵入的噬菌體後,細菌將靶向並切斷入侵的噬菌體的DNA。

Fond de recherchedeQuébec:CRISPR-Cas9:L'origine deladécouverte| 西爾萬莫伊諾

生物學家Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier進一步發現了這一點 那個“指南” 已經在細菌免疫系統中進化。 任何噬菌體的DNA與先前感染的獲得性記憶片段相對應,將被“引導”消除機器識別和切斷。 包含噬菌體DNA的記憶片段和細菌反應機制的細菌免疫系統一起被稱為CRISPR-Cas9系統。

商業開發 隨後的發現。 Doudna,Charpentier等人認識到這種新的生物系統可以被用來編輯任何生命形式的基因。

博茲曼科學:什麼是CRISPR?

CRISPR-Cas9系統不是第一個被發現的基因編輯系統。 已故的生物化學家邁克爾史密斯在不列顛哥倫比亞大學獲得諾貝爾化學獎,因為他發現了與癌症和其他疾病有關的基因編輯化學手段。

UBC科學:邁克爾史密斯博士的遺產。

噬菌體作為潛在的解決方案

D'Hérelle觀察到從痢疾中恢復的患者中分離出的相同噬菌體可用於保護兔子免受致命的感染。 在發現抗生素之前,d'Hérelle的發現受到啟發 辛克萊劉易斯 以人為本,對人體進行噬菌體治療 普利策獎獲獎小說 阿羅史密斯.

其中一個 最大的噬菌體集合 全球在拉瓦爾大學。 Sylvain Moineau是策展人,該系列以Felix d'Hérelle命名。

現在的希望是噬菌體治療可能被認為是一種潛在的解決方案 抗生素耐藥性。 然而,對噬菌體治療的任何期望都與當前對它的利用相比相形見絀 商業利益 CRISPR-Cas9系統。

今天, 後果 打開潘多拉魔盒的事在我們身上。 CRISPR-Cas9系統通過“種系”基因編輯收穫的人類卵子來生成設計者人類的應用將產生持續的變化,這種變化將持續幾代人,並且對這些行為的恐懼可能與 核戰爭和氣候變化的後果.

但是,“非種系”CRISPR-Cas9還有其他潛在的應用,如疾病的基因編輯。 這最近已成功完成 狗的肌肉萎縮症。 類似於潘多拉盒子的神話,關於“種系”基因編輯的悲觀情緒可能會被人類未來受益的希望所抵消。

關於作者

John Bergeron,McGill的名譽Robert Reford教授和醫學教授, 麥吉爾大學。 John Bergeron非常感謝Kathleen Dickson作為合著者。談話

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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