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《科學》特刊:還原真實,CRISPR在中國
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日期:2019-08-02 11:25:47來源:物聯中國 點擊:514
核心提示:來源:學術經緯  有人稱贊它是上帝的手術刀,有人指責它打開了潘多拉的魔盒。自2012年人類發現CRISPR能用于基因編輯以來,不到十年的時間,與其相關的論文從最初的127篇,已飛速增長到了14000多篇,增幅超過100倍!其中熱度,可見一斑。  順應時代的浪潮,中國在CRISPR技術上投入了大量資源,并快速發展成了...

來源:學術經緯

  有人稱贊它是上帝的手術刀,有人指責它打開了潘多拉的魔盒。自2012年人類發現CRISPR能用于基因編輯以來,不到十年的時間,與其相關的論文從最初的127篇,已飛速增長到了14000多篇,增幅超過100倍!其中熱度,可見一斑。

  順應時代的浪潮,中國在CRISPR技術上投入了大量資源,并快速發展成了全球的CRISPR大國之一。在這里,農業與醫藥是其應用的主要前沿。

▲本次特刊也得到了《科學》封面的介紹(圖片來源:《科學》官網;Syngenta Beijing Innovation)▲本次特刊也得到了《科學》封面的介紹(圖片來源:《科學》官網;Syngenta Beijing Innovation)

  飛馳之下,容易失焦。談到中國的CRISPR應用,許多人的注意力集中在了一些具有倫理爭議性的負面新聞上,而沒有意識到,這些個例并非真正的代表。在普利策中心(Pulitzer Center)的協助下,作家Jon Cohen先生拜訪了5座位于中國的CRISPR大城,并將他的所見所想匯總成5篇文章,以特刊的形式,發表在了今日的《科學》雜志上。

  希望的田野

  說到CRISPR在中國的應用,農業毫無疑問是其中的重中之重。據統計,中國是世界上發表CRISPR農業應用論文最多的國家,論文數是第二名的兩倍。

  Jon Cohen先生在一篇關于農業應用的專文中指出,中國有約20個課題組正在嘗試使用CRISPR技術來編輯農作物的基因,以求帶來更好的性狀。中國農業科學院前任院長李家洋研究員指出,這很大程度上是考慮到中國的龐大人口:“我們的自然資源有限,但需要喂飽14億人口。”他在接受采訪時說道。在他看來,理想的作物應當有很高的產量,且不需要用太多的肥料與殺蟲劑。最好這些作物天然就能對病蟲害產生耐受,且能耐受鹽堿與干旱。

  中科院遺傳與發育生物學研究所的高彩霞研究員是這一實踐的先行者之一。在讀到CRISPR的相關論文前,她的課題組常年使用TALEN技術(另一種基因編輯技術)來改造植物基因。“我們當時已經用TALEN技術敲除了100多個基因,且對此感到自豪,”她說道:“(看到CRISPR技術后)你會想,這是個新的技術,我們要不要試試看?”

  很快,她的團隊取得了概念驗證性的成功。在水稻中,研究人員們成功改造了基因。接下來,利用CRISPR技術,高彩霞研究組成功在小麥中改造了一條與白粉病(powdery mildew)有關的致敏基因,帶來了重要突破!這是因為小麥的基因組幾乎是人類的6倍大,且有6套染色體。一些專家指出,倘若用傳統的雜交育種方法,想要獲得良好的性狀,即便不是“不可能完成的任務”,也會是育種學家的一場噩夢。

 ▲今年早些時候,學術經緯團隊報道了研究人員們對小麥基因組的單堿基編輯工作(圖片來源:Nature Plants)▲今年早些時候,學術經緯團隊報道了研究人員們對小麥基因組的單堿基編輯工作(圖片來源:Nature Plants)

  成功的案例下,我們也需要清醒地看到,通往終點的道路還很漫長。在科研上,科學家們需要突破成功率低下的瓶頸——想要引入新的基因,業界的成功率大約是1%;而且一些CRISPR技術會帶來嚴重的脫靶效應,造成意外的后果,急需解決。此外,想要看到經過基因改造的作物上市,在監管上還有著不小的挑戰。

  在專文的最后,Jon Cohen先生問道,如果經過CRISPR改造的作物在監管上開了綠燈,那么一類新型作物從實驗室走向商業化種植,大概需要多久?“6個月。”高彩霞研究員回答道。

  動物的世界

  在疾病研究中,動物模型有著極為重要的作用。其中,非人靈長類模型又有其特殊的地位。在介紹CRISPR技術構建動物模型的一篇專文中,Jon Cohen先生指出,在中國至少有四組研究團隊正在大規模地編輯猴子基因,這得益于一個積極的科研環境。

  “這個國家的文化非常重視科技。”CRISPR技術的先驅之一Jennifer Doudna教授點評道。另一位海外的生物學家笑談說,他們的團隊大約移植過10個猴子的胚胎。而中國科學家們常規能夠移植50-100個經過同樣基因編輯的胚胎。由于相關研究的成功率不高,數量往往是成功的保證。

  如今,我們已經有了不少經過基因編輯的猴子模型,其中就包括了自閉癥的模型,以及生物節律紊亂的模型。

 ▲今年1月,中科院神經科學研究所報道了節律紊亂的猴子模型(圖片來源:《國家科學評論》)▲今年1月,中科院神經科學研究所報道了節律紊亂的猴子模型(圖片來源:《國家科學評論》)

  在猴子之外,使用CRISPR進行基因編輯的清單上還有狗、小鼠、大鼠、兔子、以及豬。研究人員們期望,這些研究能夠帶來對疾病有抵抗力的動物,或是潛在的醫學應用。但目前為止,大部分的動物研究都還停留在概念驗證的階段,沒有轉化成潛在的療法。

  在這些研究里,潛在的臨床轉化方向之一,便是異種器官移植。Jon Cohen先生的專文指出,中國面臨著比較嚴重的移植器官短缺問題——大約30萬人等待器官移植,而可用的器官大約只有10000個。但通過CRISPR技術,我們可以讓豬的器官變得安全,造福病患。

  但這并非易事。為了解決這一難題,位于杭州的啟函生物與位于美國大波士頓地區的eGenesis展開了合作。為了確保安全性,他們首先使用CRISPR技術敲除了豬器官中的內源性逆轉錄病毒。這些存在于豬基因組里的病毒會對人體帶來潛在的危害。另一些科學家指出,如果想要讓人類用上豬的器官,那么在病毒之外,還需要考慮免疫排斥的問題。他們估計,這最多大約需要敲除掉20個基因。目前,人們只能同時敲除4個。

  不過,研究人員們正在這一方向上取得快速突破。據估計,明年科學家們將在猴子體內進行豬器官的移植嘗試。這項關鍵的研究取得成功后,人體試驗才會被提上議程。

  我們也需要注意,與經過基因編輯的農作物一樣,想要讓基因編輯的動物走上市場,也需要解決一系列在監管上的問題。

  重塑的信任

  但在學術界,一條負面的新聞往往會蓋過大量積極的進展。經過CRISPR基因編輯的嬰兒誕生后,整個來自中國的學術群體都遭受了不同程度的非議。“所有的新聞都在說‘中國科學家’如何如何,而沒有強調這是一名個體。”中科院動物研究所的王皓毅研究員說道。一次不幸的事件,固化了對于中國學術研究“無章法”的刻板印象。

  中科院神經科學研究所的楊輝研究員在這條爆炸性新聞發生的次日,向公眾公布了一篇尚在同行評議中的未發表論文(現已發表,點擊可讀),這在業內實屬罕見。論文中,楊輝研究員指出一種單堿基編輯器會帶來嚴重的意外脫靶效應,因此使用上存在風險。Jon Cohen先生的一篇相關專文中指出,楊輝研究員想通過這一舉動,讓全世界了解到,中國科學家也同樣會做正面的研究工作。“我們想要為患者帶來更安全的基因編輯工具。”楊輝研究員說道。


出處:物聯中國
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