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去病根儿,还得改基因

作者:    

关键词: 201507DNA基因疾病

基因就像是开关,如果把导致疾病的基因关掉,那就可以不药而愈。许多还无法治疗的疾病,也许在未来都能靠修改基因来攻克。

目前在临床中,我们所见的基因疗法大多都是根据患者的基因或者病毒基因来研发药物或者制订治疗方案。其实,还可以直接修改患者的基因来治病。基因是身体生长的密码和蓝图,但有时候基因会出错,造成各种疾病,如果能够如同修改错别字一样修改基因,那错误导致的疾病也会随之消失。

链接:基因工程的真相
遗传物质藏在细胞核内,既多又小,要修改它谈何容易,到底是如何实现的呢?
第一步:寻找目标序列
首先,研究者会用特别的蛋白或者技术找到致病的基因序列。
第二步:瞄准DNA
然后,研究者会用生物酶“剪出”选定的DNA。
第三步:操纵DNA修复系统
细胞会修复被剪掉的DNA,这需要用到与其相配的碱基对,研究者会提供“模板”DNA碱基对,这样细胞在修复时就会按照模板生成研究者需要的新DNA。

修改目标:成人的干细胞基因 

原因:治疗艾滋病

美国已有通过修改基因来治疗艾滋病的临床经验。HIV(艾滋病病毒)感染造成了免疫系统崩溃,其本质是HIV攻击和杀死了免疫细胞T细胞,而HIV对T细胞的感染必须要通过一种名为CCR5的受体。因此,如果摧毁了CCR5受体的基因,就可以阻止HIV的感染。
去年,有研究者瞄准了艾滋病患者T细胞中的CCR5基因,并用锌指核酸酶关闭了该基因,这使得患者对HIV有了一些抵抗力。而现在,研究者更进一步,他们会直接摧毁干细胞中的CCR5基因,这样干细胞分化出的T细胞就没有CCR5受体,当然也就不会受到HIV的感染。干细胞是一切细胞的源头,有极强的再生能力,修改干细胞的基因,可以说从源头上解决了问题。修改T细胞的基因可能只能维持一段时间的疗效,而直接修改干细胞的基因则能够一劳永逸,一次修改让所有新生的T细胞都不会受到HIV感染。
类似的基因修改方法还能够用来治疗其他疾病。例如,镰状细胞贫血是一种基因突变导致的先天性疾病,患者红血球中负责运输氧气的血红蛋白有问题。通过修改基因,则能够开启另一种蛋白运输氧气的功能,以代替血红蛋白的工作,贫血也就被治愈了。
通过修改基因来治疗疾病有巨大的好处,但也伴随着风险。当我们去掉或者修改一段基因的时候,很有可能在无意间碰到了旁边的基因片段,而这有可能带来负面影响。如果能够保证安全,修改成年患者的干细胞基因将治愈很多“绝症”。

修改目标:人类胚胎基因
原因:避免先天疾病

虽然实验中,科学家们已经多次修改动物胚胎的基因,但因为技术障碍和道德因素,却一直没能修改人类的胚胎基因。现在,终于有美国和中国的科学家在实验中修改人类胚胎的基因了。中国广州中山大学的研究者为了避免产生道德争论,在基因实验中使用了由两个精子和一个卵子形成的胚胎,这种多精子受精卵能够发育几天,但永远也无法发育成胎儿,因此不存在“扼杀生命”的问题。
中山大学的研究者修改了胚胎中负责制造血红素的基因,希望以此来避免该基因突变造成的β地中海贫血。研究者使用了一种名为CRISPR的基因组编辑技术。以往,要在所有基因当中找到目标基因进行修改十分困难,费时费力费钱;而现在,CRISPR技术则是对基因组进行编辑,能够把过去一年才能够完成的基因修改工作缩短为一周。
不过,这种技术用于人类胚胎的基因修改还不太成熟。实验中,有86个多精子受精卵被修改,但只有4个成功了,其他的受精卵要么目标基因没被修改,要么没能存活。另外,跟其他基因修改技术一样,CRISPR也有可能碰到目标以外的基因。如果接受过基因修改的人类胚胎能够被植入子宫,在植入前,可能还需要仔细检查目标以外的基因是否保持无恙,以免基因修改在消除了一些疾病时却造成另一些疾病。到那时,有遗传病的父母,也能够生出健康的宝宝。

修改目标:线粒体的DNA
原因:避免线粒体疾病

虽然现在还不允许修改人类胚胎的基因,但是英国已经允许了修改线粒体。大部分的遗传物质,例如基因都处于细胞核中,而线粒体作为细胞的能量来源在细胞核外有一组独立的DNA。线粒体的DNA突变也有可能导致疾病,会影响大脑、肌肉和心脏的健康。英国2013年的一个临床案例中,为了避免母亲的线粒体疾病遗传给孩子,研究者在做试管婴儿时只使用了母亲卵子的细胞核,然后将其注入到另一个健康卵子的核外物质中,最后出生的宝宝虽然是由两个卵子和一个精子发育而成,但在基因上,他99%都属于第一位母亲。
在未来,不用再使用两个卵子这么麻烦了。研究者会为每位患者量身打造一种名为TALENs的蛋白。它能够找到带有致病DNA的线粒体,并将其摧毁。而那些健康的线粒体则会存活下来履行职责。在TALENs的帮助下,有线粒体疾病的母亲生出健康婴儿的几率将大幅度增加。不过有人担心这种治疗方法可能带来副作用,因为摧毁致病线粒体势必会降低线粒体的总数量,我们并不清楚,这会对孩子有什么长期影响。研究者将利用试管婴儿废弃的胚胎来进行进一步的研究,希望能够安全而有效地通过修改DNA来避免线粒体疾病的遗传。

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