不做人的小剪刀(相关技术背景科普,大白话版)

于是我们真的这么做了。

在过去的50年间,多种基因编辑相继诞生,让我们真正成为了生命的设计师,能够修改生命的蓝图,从而治愈某些疾病。

首先,要从CRISPR技术说起,因为这一个,最为有趣,也最为传奇。

早年间,一些科学家在研究大肠杆菌的时候,偶然间发现它的基因组DNA上有一些看起来怪里怪气的重复结构:有一段29碱基的序列反复出现了5次,两两之间都被32个碱基形成的看起来杂乱无章的序列隔开了。

大家都知道,DNA作为遗传物质,它的功能就是通过“中心法则”生产蛋白质。要么直接生产,要么辅助生产,而这种串联起来的重复结构看上去两者都挨不上边。

几年后,科学家弗朗西斯科?莫西卡在另一种细菌——地中海嗜盐菌里又一次发现了这种古怪的重复序列。大肠杆菌和地中海嗜盐菌,从生活环境到进化历史都毫无相似之处可言,这让他十分疑惑。

于是他在海量的微生物中继续寻找,竟然在20种不同微生物中都发现了类似的重复DNA结构,把它们命名为CRISPR。

显然,CRISPR不可能是偶然现象,它一定是有着非常重要乃至性命攸关的生物功能。因为自然选择不允许这么多毫不相干的物种,同时保留一段相同的废物DNA。

经过漫长的研究,他终于发现,这些DNA序列不止存在于细菌中,而是和许多病毒的基因组序列高度一致。是细菌在基因组里收藏了这些病毒不同角度的快照。

这些携带着某种病毒信息的CRISPR序列具有病毒疫苗的功能,可以让细菌免于被这种病毒入侵。如果把这种CRISPR转移到另一种细菌中,也同样能让新的细菌具有免疫力。

小主,

和人类的免疫功能类似。细菌会把细胞内存在的所有DNA都一一抓来和CRISPR序列仔细比对,一旦发现两者完全一致,就意味着病毒在细胞内出现了,于是立刻启动防御机制。

CRISPR就是细菌的记账本,每一次遭到病毒入侵,就会把这个病毒的特征记到本本上,用于秋后算账。当那个不知好歹的东西再一次现身时,便以最快地速度,重拳出击。

具体来说,CRISPR序列会被首先转录成RNA分子,称为向导RNA。这个向导RNA会和细胞内的某种名为Cas的蛋白质结合,形成一种核糖核蛋白复合物,简称为RNP。RNP会像哨兵一样在细胞里勤勤恳恳地终日巡逻。

而这位哨兵寻找的对象,就是任何一段能够和向导完美配对的DNA分子。一旦两者相遇,哨兵就会启动cas蛋白的切割功能,将这段DNA切成一个个小的片段,成功地把敌人给碎尸万段了。