想只生男孩？基因編輯技術可以決定性別了！

最新 01-16

人類基因編輯技術熱潮的主要動力，是被業界譽為「基因剪刀」的CRISPR技術。這種強大的技術可快速而且高效地對包括精子、卵子在內的活體細胞中的脫氧核糖核酸（DNA）序列進行修剪、切斷、替換或添加。

新技術精度高、成本低，而且操作簡單，讓基因編輯的「門檻」大幅降低。

從理論上講，基因編輯可改變特定的遺傳性狀，因而可用來改造胎兒，讓他們不再攜帶家族遺傳的缺陷基因或致病基因。

基因編輯技術指能夠讓人類對目標基因進行「編輯」，實現對特定DNA片段的敲除、加入等。

在過去幾年中, 以ZFN和TALEN為代表的序列特異性核酸酶技術以其能夠高效率地進行定點基因組編輯, 在基礎研究、基因治療和遺傳改良等方面展示出了巨大的潛力。

其實，基因編輯技術本身最重要的點，就在於我們要精確地找到基因組中的錯誤，從而進行修復和修改。

簡單地說，就是需要一個基因組的搜索框或者是一個剪刀，可以精確地定位到基因組上的任何位置，像一把剪刀一樣，精確地去修改基因組上的序列。

好萊塢紅星安吉麗娜·朱莉(Angelina Jolie)之前自曝已經接受預防性的雙側乳房切除術，以降低罹癌風險。

朱莉在給《紐約時報》的文章中寫道，自己之所以做手術，是因為她有基因缺陷，罹患乳癌和卵巢癌風險較高。

通過手術後，她患乳腺癌的幾率從87％下降到5％以下。如果基因編輯技術較為成熟的話，那麼就無須進行切除乳房手術，只要將她有缺陷的基因進行修復即可。

而CRISPR/Cas9技術自問世以來，就有著其它基因編輯技術無可比擬的優勢，技術不斷改進後，更被認為能夠在活細胞中最有效、最便捷地「編輯」任何基因。

如今，加州大學戴維斯分校基因組與生物技術研究員Alison Van Eenennaam 正在領導一個「只要男孩」（Boys Only）的項目。在這個名為「只要男孩」的項目中，她的目標是創造一隻公牛，它只會有雄性後代：要麼是正常的公牛犢，要麼是不僅擁有兩條X染色體，還攜帶決定雄性的SRY基因的牛犢，完全沒有常規意義上的母牛。

圖丨加州大學戴維斯分校基因組與生物技術研究員Alison Van Eenennaam

「只要男孩」

作為一名澳大利亞遺傳學家，Alison Van Eenennaam在戴維斯分校獲得遺傳學博士學位，致力於在牲畜繁育系統中應用動物基因組學和生物技術。

她曾擔任美國農業部生物技術國家顧問委員會的成員，並獲得2014年布勞格農業科技傳播獎。

基因編輯技術在家畜中具有很大的潛力。它已經被用於繁育對病毒免疫的豬，和毛長得更長的綿羊。 Van Eenennaam本人也參與了一個成功的項目，編輯奶牛的基因來去掉牛角。

而就在近期，經過一年的努力， Van Eenennaam實驗室成功使用基因編輯工具CRISPR，將一個名為SRY的基因敲入了牛皮膚細胞中。

SRY可不是一般的DNA。僅靠它的單獨作用，就可以使雌性變成雄性——這樣的雄性牛將有著更強壯的肌肉，以及陰莖和睾丸（儘管不能製造精子）。

因為牛會被貼上標籤，打上烙印，聚集在圍欄里，最終被屠宰，而且繁殖速度很慢，它們其實是最不可能造成基因逃逸的生物之一。

Van Eenennaam的長期目標是提高牛肉生產效率。公牛比母牛產肉更多，而且不會懷孕或者發情。

她認為在把牧草和穀物轉化成牛肉方面，人造公牛比母牛的效率應該高出15%左右。

為了培育出人造公牛，她的實驗室瞄準了SRY 基因，這種基因也被稱為睾丸決定因子。在哺乳動物身上，這個基因單獨就可以決定動物生理上是否為雄性。正如你所料，它通常位於Y染色體上。

有時候，該基因會自然地跳到X染色體上。

這種情況可能發生在人類身上。 1992年，國際奧委會開始對女運動員進行SRY檢測，在5000多名女性中發現約13例SRY攜帶者。

不過後來，這種強制的性別檢測被取消了，因為檢測的手段是侵入性的，並且存在潛在的不公平。

圖丨SRY 基因結構

目前為止，還沒有發現由雌性變為雄性的牛天然攜帶SRY。

她的學生Owen認為，這種情況可能是因為沒有人注意到：反正大部分雄性肉牛都被閹割了。

Van Eenennaam實驗室的目標是培育出X染色體上編輯有額外SRY的公牛，如此一來，這頭牛的所有雌性後代都將攜帶SRY。

近期，Owen報告了第一步：在雄性皮膚細胞的X染色體中插入SRY。要培育出一頭活牛，VanEenennaam需要在牛胚胎中實現類似的編輯。

如果這樣行不通，她可以用Owen的培養皿里的皮膚細胞，通過克隆來培育公牛。

事實上，牲畜育種人員已經有隻繁育出雄性的其他辦法。比如說，攜帶Y染色體的精子比攜帶X染色體的精子含有的DNA略少，因此也更輕，所以可以按重量分離出含有Y染色體的公牛精液。全雄性的精液已經在商品目錄中有售。

但「終結者公牛」也許是一個更好的解決方案。

畢竟，目前只有約4％的肉牛是使用人工授精繁育的，因為涉及到的工作費時費力，包括巡視牧場、聚集牛群、使母牛懷孕等。

所謂的「終結者公牛」，即這些公牛是不育的。

理論上來說，由於被SRY轉化為雄性的動物是不育的，所以它們不會把基因變化或任何其他與之相關的DNA變化傳遞下去。這就構成了某種形式的「遺傳遏制」。

在基因編輯技術的應用上，中國發展的也很快，1月12日，Cell Research雜誌同時在線刊登了兩篇來自中國科學家發表的論文，同時報道了世界上首次獲得的基因敲入的食蟹猴。

第一篇題為「Generation of knock-in cynomolgus monkey via CRISPR/Cas9 editing」的論文，由中科院神經科學研究所、腦科學與智能技術卓越創新中心楊輝研究組與蘇州非人靈長類研究平台孫強團隊合作完成；另一篇題為「Generation of a precise Oct4-hrGFP knockin cynomolgus monkey model via CRISPR/Cas9-assisted homologous recombination」的論文由昆明理工大學季維智院士、南京醫科大學郭雪江教授與上海科技大學黃行許教授合作完成。