CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)是一項革命性的基因編輯技術(shù),它允許科學(xué)家對生物體的DNA進(jìn)行精確的改變。它是從某些細菌抵抗病毒感染的自然防御機制中衍生出來(lái)的一種工具。本質(zhì)來(lái)講,CRISPR也是轉基因技術(shù)的一種。
CRISPR與一種叫做Cas9 (CRISPR相關(guān)蛋白9)的蛋白質(zhì)一起工作,Cas9就像一把分子剪刀。CRISPR系統包括兩個(gè)主要組成部分:引導RNA (gRNA)和Cas9蛋白。gRNA被設計成對研究人員想要修改的特定目標DNA序列的補充。Cas9蛋白在gRNA的引導下,與目標DNA序列結合,并在精確的位置切割DNA的兩條鏈。
一旦DNA被切割,細胞的自然修復機制就會(huì )發(fā)揮作用。修復途徑主要有兩種:非同源末端連接(NHEJ)和同源定向修復(HDR)。NHEJ通過(guò)重新連接斷裂的末端來(lái)修復DNA,但這可能會(huì )在這個(gè)過(guò)程中引入隨機突變。另一方面,HDR使用模板DNA分子來(lái)指導修復,并可用于向DNA中引入特定的變化或插入。
通過(guò)利用CRISPR-Cas9,科學(xué)家們可以在包括植物、動(dòng)物甚至人類(lèi)細胞在內的各種生物中添加、刪除或修改特定基因。這項技術(shù)在醫學(xué)、農業(yè)和基礎科學(xué)研究等領(lǐng)域具有重要意義。它有可能治療遺傳疾病,創(chuàng )造具有改良性狀的轉基因作物,并促進(jìn)我們對生命遺傳基礎的理解。然而,值得注意的是,在人類(lèi)中使用CRISPR仍然是一個(gè)倫理和監管考慮的主題。
CRISPR基因編輯食物并不含有外來(lái)物種的DNA,而只是對原本物種的DNA進(jìn)行修飾,類(lèi)似于傳統農業(yè)交叉雜交的育種技術(shù),但卻能以更快、成本更低的方式進(jìn)行。2021年年底,來(lái)自東京的Sanatech Seed公司推出了經(jīng)由CRISPR編輯的西紅柿。這種西紅柿含有大量的y-氨基丁酸(y-aminobutyric acid,GABA)。
還有科學(xué)家利用CRISPR編輯鯰魚(yú)(catfish)的肌肉生長(cháng)抑制素(MSTN)基因,使得長(cháng)成鯰魚(yú)的平均體重增加了29.7%。
基因編輯技術(shù)是一種高精度的分子實(shí)驗,對實(shí)驗室環(huán)境有較高的要求。德國Minerva biolabs公司生產(chǎn)的PCR-Clean,噴霧型DNA污染祛除試劑,高效清除DNA、RNA污染。