生物學(xué)家們一直在打磨能夠進(jìn)行DNA編輯的工具，而CRISPR技術(shù)很快成為了其中最耀眼的明星。CRISPR體系包括一個(gè)來(lái)自細(xì)菌的核酸酶和一段與目標(biāo)DNA匹配的引導(dǎo)性RNA。該技術(shù)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(shù)在蓬勃發(fā)展的同時(shí)，還引發(fā)了一場(chǎng)不小的風(fēng)波。Science將最近與CRISPR有關(guān)的論文、新聞和評(píng)論文章集結(jié)起來(lái)，推出了名為“The CRISPR Revolution”的特輯。

MCR：將雜合突變轉(zhuǎn)變?yōu)榧兒贤蛔?/span>

在一個(gè)二倍體生物中，如果只有一個(gè)等位基因出現(xiàn)隱性功能缺失突變（雜合突變），它往往不會(huì)表現(xiàn)出突變性狀。但如果兩個(gè)拷貝的等位基因都發(fā)生突變（純合突變），該生物就會(huì)出現(xiàn)表型突變。日前研究人員在CRISPR/Cas9基因組編輯系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了一個(gè)稱為MCR（mutagenic chain reaction）的技術(shù)，該技術(shù)可以自動(dòng)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(shù)體細(xì)胞和生殖細(xì)胞中將雜合突變轉(zhuǎn)變?yōu)榧兒贤蛔?。研究指出，這一技術(shù)也適用于其他生物，可以廣泛應(yīng)用在基礎(chǔ)研究、臨床醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。

制定突變?nèi)肭钟?jì)劃

Gene drive是一種利用遺傳偏好，將基因快速擴(kuò)散到群體中去的體系。Gene drive一般通過(guò)序列特異性的內(nèi)切酶構(gòu)建，比如TALEN、鋅指酶或者CRISPR/Cas9。在減數(shù)分裂的細(xì)胞中，如果一個(gè)拷貝的染色體含有能表達(dá)的內(nèi)切酶基因，這種酶就會(huì)切割另一個(gè)染色體形成雙鏈斷裂。細(xì)胞在進(jìn)行修復(fù)的時(shí)候，會(huì)將第一個(gè)染色體當(dāng)作模板，把內(nèi)切酶基因拷貝到第二個(gè)染色體中。在理論上，每一個(gè)后代都會(huì)攜帶該基因的一個(gè)拷貝。

MCR技術(shù)建立的突變可以入侵基因組，并且?guī)缀醢俜种俚貍鬟f給下一代，這是一種能夠抵抗孟德?tīng)栠z傳定律的強(qiáng)大技術(shù)。研究者們指出，MCR將成為最引人注目的gene drive。

以MCR的效率來(lái)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(gè)繁殖季中把瘧疾抗性傳遍整個(gè)繁殖種群。現(xiàn)在，研究人員正在合作進(jìn)行這樣的研究。

基因組編輯應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎而為

包括諾貝爾獎(jiǎng)得主David Baltimore、著名遺傳學(xué)家George Church、CRISPR技術(shù)的共同開(kāi)發(fā)者Jennifer Doudna在內(nèi)的知名學(xué)者近日在《Science》雜志上發(fā)表文章，強(qiáng)烈反對(duì)利用CRISPR基因組編輯技術(shù)對(duì)人類生殖細(xì)胞進(jìn)行修飾。他們呼吁舉行一次國(guó)際會(huì)議，讓全世界各方代表一起討論使用這一技術(shù)的社會(huì)、法律和倫理問(wèn)題，共同制定基因組改造的規(guī)則。除此之外，這篇文章還提出了風(fēng)險(xiǎn)管理的一些具體建議。作者們提議采用標(biāo)準(zhǔn)化的基準(zhǔn)測(cè)試來(lái)確定CRISPR脫靶效應(yīng)的頻率和嚴(yán)重程度，并開(kāi)展適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

胚胎基因組編輯敲響警鐘

1975年，因?yàn)閾?dān)心有人用重組DNA技術(shù)設(shè)計(jì)人類嬰兒，科學(xué)家們召開(kāi)了Asilomar會(huì)議對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的使用進(jìn)行了規(guī)范。然而近年來(lái)，新一代基因組編輯技術(shù)出現(xiàn)了爆炸式的發(fā)展（CRISPR、ZFN、TALEN）。任何受過(guò)基本分子生物學(xué)訓(xùn)練的人，都能夠輕易在精細(xì)胞、卵細(xì)胞和胚胎中插入、敲除和編輯基因。

坊間傳聞，已經(jīng)有研究團(tuán)隊(duì)利用CRISPR技術(shù)獲得了經(jīng)過(guò)基因編輯的人類胚胎，而且相關(guān)論文正在考慮要發(fā)表出來(lái)。許多科學(xué)家擔(dān)心這樣的實(shí)驗(yàn)會(huì)引起公眾恐慌，影響這一技術(shù)的合法使用。而且以現(xiàn)有技術(shù)編輯人類胚胎，可能對(duì)后代產(chǎn)生無(wú)法預(yù)測(cè)的后果。

為此，研究者們?cè)?/span>Science和Nature雜志上發(fā)表了兩篇評(píng)論文章，號(hào)召人們暫時(shí)不要對(duì)人類生殖細(xì)胞進(jìn)行基因編輯。他們還探討了如何才能安全且不違背倫理地使用基因編輯技術(shù)。