Science推出CRISPR特輯：一場正在進行的革命

日期：2015-03-26 08:54:03

生物學家們一直在打磨能夠進行DNA編輯的工具，而CRISPR技術很快成為了其中最耀眼的明星。CRISPR體系包括一個來自細菌的核酸酶和一段與目標DNA匹配的引導性RNA。該技術能夠用于多種生物，為人們提供了空前的基因組編輯能力。最近，CRISPR技術在蓬勃發展的同時，還引發了一場不小的風波。Science將最近與CRISPR有關的論文、新聞和評論文章集結起來，推出了名為“The CRISPR Revolution”的特輯。

MCR：將雜合突變轉變為純合突變

在一個二倍體生物中，如果只有一個等位基因出現隱性功能缺失突變（雜合突變），它往往不會表現出突變性狀。但如果兩個拷貝的等位基因都發生突變（純合突變），該生物就會出現表型突變。日前研究人員在CRISPR/Cas9基因組編輯系統的基礎上，開發出了一個稱為MCR（mutagenic chain reaction）的技術，該技術可以自動生成純合的功能缺失突變。

研究人員在果蠅中展示，MCR能夠有效在同源染色體之間傳播，在絕大多數體細胞和生殖細胞中將雜合突變轉變為純合突變。研究指出，這一技術也適用于其他生物，可以廣泛應用在基礎研究、臨床醫學和農業等領域。

制定突變入侵計劃

Gene drive是一種利用遺傳偏好，將基因快速擴散到群體中去的體系。Gene drive一般通過序列特異性的內切酶構建，比如TALEN、鋅指酶或者CRISPR/Cas9。在減數分裂的細胞中，如果一個拷貝的染色體含有能表達的內切酶基因，這種酶就會切割另一個染色體形成雙鏈斷裂。細胞在進行修復的時候，會將第一個染色體當作模板，把內切酶基因拷貝到第二個染色體中。在理論上，每一個后代都會攜帶該基因的一個拷貝。

MCR技術建立的突變可以入侵基因組，并且幾乎百分之百地傳遞給下一代，這是一種能夠抵抗孟德爾遺傳定律的強大技術。研究者們指出，MCR將成為最引人注目的gene drive。

以MCR的效率來看，理論上只需一只裝備有寄生蟲阻斷基因（阻斷傳播但不殺死寄生蟲）的蚊子，就可以在一個繁殖季中把瘧疾抗性傳遍整個繁殖種群。現在，研究人員正在合作進行這樣的研究。

基因組編輯應當謹慎而為

包括諾貝爾獎得主David Baltimore、著名遺傳學家George Church、CRISPR技術的共同開發者Jennifer Doudna在內的知名學者近日在《Science》雜志上發表文章，強烈反對利用CRISPR基因組編輯技術對人類生殖細胞進行修飾。他們呼吁舉行一次國際會議，讓全世界各方代表一起討論使用這一技術的社會、法律和倫理問題，共同制定基因組改造的規則。除此之外，這篇文章還提出了風險管理的一些具體建議。作者們提議采用標準化的基準測試來確定CRISPR脫靶效應的頻率和嚴重程度，并開展適當的風險評估。