你的位置:首页 > 生命奥秘

[生命奥秘]腾讯首席探索官网大为对话基因编辑专家:生命密码就这样被改写

腾讯首席探索官网大为对话基因编辑专家:生命密码就这样被改写

腾讯首席探索官网大为对话亓磊博士

文/腾讯科技 张乐 孙实

基因编辑研究,是《自然》杂志2015年度的十大科学事件之一,而CRISPR则是一项革命性的基因编辑技术,它将有可能彻底消除疾病,为生物医学研究领域带来一场巨变。

斯坦福大学的华人科学家亓磊博士,近年来在CRISPR研究领域取得了一系列突破性进展。他说:“我们正在考虑,如何用我们的工具来实现新的治疗方法,用于体内基因治疗或癌症免疫治疗。”

在WE大会召开之际,腾讯首席探索官网大为对话亓磊博士,共同探讨生命科学中最炙手可热的话题。

诺贝尔奖热门CRISPR究竟是什么?

如果说DNA的发现让人类打开了生命密码的天书,那么基因编辑技术的出现,则说明人类已不满足单纯解读天书,而是开始着手改写生命的轨迹。

网大为称,很多人不太理解基因编辑是怎么一回事?亓磊从事的应用,又会如何造福人类?

亓磊博士表示,生命的密码如果用一句话来解释,那就是“DNA制造RNA,RNA制造蛋白质,蛋白质构成人体”,这也被称为“中心法则”,遗传信息按这个规律流动非常重要。一旦这一过程出现问题,就会产生基因缺陷,导致疾病突变。“一切都是从DNA开始的。在理解之后,我们开始了解我们的基因工程师是否可以设计、测试以使得其变得更好,修复问题,防止问题的产生。”

亓磊进一步解释,这时就需要用到CRISPR,它是“Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats” (规律成簇间隔短回文重复)的缩写,这个词在生物学里算不上最长的,但一定是近期最热门的。之所以有这么长的名字,是因为它不是由任何生物学家学者创造的,而是来自细菌。细菌利用这套系统,组建了简单却十分高效的免疫体系。

亓磊称,细菌也会被病毒侵染,当细菌发现有病毒入侵时,它会用自己的RNA进行识别,一旦确定病毒种类,将会诱导CRISPR序列的表达,这会切割掉病毒DNA的相应序列,从而杀死病毒,保护自己。

如何使CRISPR重新设计细胞?网大为提出了这样的疑问。

亓磊介绍说,人类的基因有30亿碱基对,如果将他们打印出来的话,摞在一起会有十层楼那么高,而每次免疫反应所需要动用的碱基对只有20个。从30亿里定位20,就算用计算机也要花费相当长的时间,而细菌使用的这项技术只要瞬间就可以完成定位。

正是基于细菌的这种后天免疫防御机制,CRISPR/Cas9技术应运而生,从而使科学家们利用RNA引导Cas9核酸酶实现对多种细胞基因组的特定位点进行修饰。

基因开关造福人类

亓磊博士的研究工作,进一步将基因“剪刀”改造成基因“开关”。形象地说,基因“开关”增加了细胞的GPS功能,仍然使用诱导RNA,但并不剪切DNA组,它就不会产生永久性的突变。在这种情况下,进一步使用D cast 9可以是功能回到之前的水平。它变成蛋白质,这很重要。如果能够控制这个过程,就可以控制癌症的复杂姿态。

亓磊举了一个例子——癌症细胞。有两种不同类型的癌症,一个类型是乳腺癌,如果该基因突变,病人可能换乳腺癌的几率达到了80%。大多是癌症是遗传学的原因,患者可能风险基因。它是为了防止它戏剧性地改变遗传中的基因组序列的基因。在这种情况下,基因被关闭后,关闭的基因不能再被制成RNA。这个细胞群,基本上会随着时间的推移,使得癌症可能在三年后治愈。现在保鲜期过后,基因关闭,利用D cast 9作为一个开关来控制这个过程。

有几类大的癌症,包括肺癌、消化系统的癌症,肝癌,都受到日常环境中接触到的反应性化学物质影响。比如烟草中的尼古丁、腐败的食物中产生的有害物质。未来的研究需要联合营养学家的力量一起工作。可以在实验室中多次实验,不同的人有不同的做法,他们的食物变化很多,因为在饮食中人们往往会吃大量的东西。需要营养学家努力准确监测和控制我们吃了什么,哪些东西我们吸收了。

理解什么是导致癌症的主要原因是生物医学主要研究的课题,这项研究需要时间,如果能分析出各种物质对于基因的影响,我们就可以创造出相应的“开关”去应对,从而治疗癌症。而这也正是亓磊博士和他的研究团队努力的方向。

(唐果对本文亦有贡献)