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科學家揭基因“編輯”運行機制:有望“消滅”癌癥

時間:2016-04-25 14:57:44    來源:中國新聞網    瀏覽次數:    我來說兩句() 字號:TT
黃志偉正在講解他的研究成果 王舒 攝黃志偉正在講解他的研究成果 王舒 攝

  中新網哈爾濱4月21日電 (記者 王舒 史軼夫)“CRISPR-Cpf1”一詞對全球大眾十分陌生,但它卻是最新被人類發現的最高效的DNA編輯“神器”。

  簡單來說,人類認知DNA的雙螺旋結構已經很久了,但如何改變和操控仍然待解;人類疾病中的癌癥、艾滋病或遺傳疾病都可以在DNA中找到“答案”,而“CRISPR-Cpf1”就是破解“答案”的關鍵,可它的作用機制一直無法揭示。如今,“CRISPR-Cpf1”的運行機制被中國科學家破譯。

  21日,哈爾濱工業大學正式對外發布,該校生命學院教授黃志偉及其團隊首次揭示了CRISPR-Cpf1識別crRNA的復合物結構。該成果研究論文《CRISPR-Cpf1結合crRNA的復合物晶體結構》于21日凌晨在國際最頂尖學術刊物《自然》(《Nature》)在線發表。

  “CRISPR-Cpf1”——一種于2015年被美國發現能在人類細胞內進行“基因編輯”的工具,能夠對基因進行直接改造;就像文字編輯軟件“修改文檔”一樣來“修正”基因,甚至能讓人們更加高效地對基因進行“關閉”、“恢復”和“切換”等精準“手術”,這預示著未來人類通過“基因技術”徹底“消滅”癌癥和艾滋病等疾病成為可能。

  “CRISPR-Cpf1在2015年底被美國哈佛大學的科學家發現能夠在人類細胞中剪切目的DNA。”黃志偉教授告訴中新網記者,人類、動物、植物,甚至是細菌都有自己的免疫系統,但是如何利用其“編輯”基因,將細菌進入人體進行“感染”的DNA部分“剪切”、“關閉”掉,將人類被感染的、有缺陷的基因替換掉,“CRISPR-Cpf1”可以做到。

  “在2012年,人類科學家發現了‘CRISPR-Cas9’系統,被用于細胞內目的DNA的剪切、激活表達等,它作為科研、醫療等領域的工具,已被風暴般地應用于世界生物、醫院實驗室。”黃志偉教授告訴記者,“CRISPR-Cpf1”是有別于“CRISPR-Cas9”的另一條基因“剪切”之路,更有利于基因編輯后的修復。

  “我把‘CRISPR-Cpf1’比喻成大自然造就的一枚精確制導導彈,可以打擊‘疾病’或‘缺陷’基因。”黃志偉說,此前沒有人知道這枚‘彈道’如何運作和如何使用,而我的研究就是揭示Cpf1這顆導彈的“構造圖”——運行機制。

據黃志偉教授介紹,細菌跟人類、動植物一樣也具備抵抗病毒的系統,稱之為CRISPR系統。他揭示了“CRISPR-Cpf1”識別“CRISPRRNA”以及Cpf1剪切“pre-crRNA”成熟的分子機制,這對認識細菌如何通過CRISPR系統抵抗病毒入侵的分子機理具有十分重要的科學意義。黃志偉還發現,Cpf1并不是此前人們推測的二聚體狀態,它本身是一個呈三角形的單體,位于該結構中間是一個帶有正電荷的凹槽。這些研究為成功改造Cpf1系統,使之成為特異的、高效的全新基因編輯系統提供了結構基礎。

  黃志偉向中新網記者透露,他將嘗試運用“CRISPR-Cpf1”對細胞進行研究,例如用艾滋病病毒進行試驗。黃志偉向記者解釋,如果這一新發現未來得以轉化應用,人類就可以對癌癥和艾滋病等疾病的基因進行“刪除”、“修改”等“編輯”,而“編輯”過的基因可以遺傳到下一代,從而讓人類徹底“消滅”這些疾病。

  此外,中新網記者追問,基因技術長此發展下去,像“美國隊長”類似的漫畫英雄能否成為現實?黃志偉給出了“認可”的答案。“所以很多基因領域前沿國家正在制定相關法律,對基因技術的發展進行引導。”

責任編輯:羊羊
文章關鍵詞:基因

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