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看過了厲害的克隆猴,再來看看神奇的基因編程

厲害了我的國,「中中」、「華華」

在上海誕生!

2017年11月25日,世界上首個體細胞克隆猴「中中」在中國科學院神經科學研究所(上海)、腦科學與智能技術卓越創新中心的非人靈長類平台誕生。

同年12月5日,第二隻克隆猴「華華」誕生。

上周四(1月25日),生物學頂尖學術周刊細胞(CELL)以封面文章的形式發表了該項成果。

至此,中國科學家在傳承原有動物克隆技術的基礎上又一次突破,完成了食蟹猴的克隆,實現了中國科技的「彎道超車」。

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部分克隆動物們的誕生時間

綿羊Dolly,1996.7.5

老鼠Cumulina,1997

牛Gene,1998

豬Jose,2000

山羊Megan,2001

貓CC,2001

馬Prometea,2003

狗Snuppy,2005

...

舉國同慶的猴子猴孫,到底有什麼意義?

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自從兩隻可愛的小猴子誕生,就一直有一個聲音出現:「克隆人距離我們還遠嗎?」

對此,中科院院士、中科院神經科學研究所所長蒲慕明明確表示:

克隆猴的目的完全是為了建立動物模式來幫助理解人的大腦,治療人的各種疾病,不僅沒有必要進行克隆人的研究,而社會的倫理道德也不允許克隆人。」

原來克隆猴是為了建立動物模式,那這個聽起來很厲害的動物模式又是個什麼鬼?

要理解這個詞,首先要清楚兩個概念,模式生物動物模型

模式生物:是指生物學家會選定某種生物來進行科學研究,用於揭示某種具有普遍規律的生命現象,而這種被選定的生物物種就是模式生物。

瞎舉個例子,小龍蝦就是我們選定用來研究「人類夜間活動和飢餓指數」的「模式生物」。

動物模型:以人本身作為實驗對象來深入探討疾病發生機制,往往會受到很多限制,因此科學家們會轉而對動物模型進行間接研究,有意識地改變在自然條件下不可能或不易排除的因素,以便更準確地觀察模型的實驗結果並與人類疾病進行比較研究。

再瞎舉個例子,坐在電腦前刷劇容易腰酸背痛,而躺在床上拿iPad刷劇就輕鬆不少,此時iPad就成了間接研究「電視劇播放效果」的「動物模型」。

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當擁有了動物模型,就能夠通過對它們的間接研究來了解人類疾病的機理。然而還存在一個問題。

如果實驗對象的遺傳背景不同,「實驗組」和「對照組」的說服力就不夠強。傳統醫藥實驗大量採用小鼠,很大程度上是因為鼠類可通過快速近親繁殖,培育出大量非常相似的小鼠。

但由於小鼠和人類相差太遠,針對小鼠研發的藥物在人體檢測時大都無效或有副作用。據了解,這是目前絕大多數腦疾病研究無法取得突破的一個主要原因。而猴子同樣會出現類似人類的腦部疾病,例如孤獨症、抑鬱症等。是絕佳的動物模型,將會極大地促進相關研究的進展。

想要得到基因一樣同時帶病的猴模型,正需要用到基因編輯克隆這兩個「冤家」。

基因編程曾使克隆猴的夢想破滅,如今卻雙雙夢圓中科院~

基因編輯技術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。

想要編輯體外培養的細胞的基因相對容易,但是編輯動物個體的基因則極為困難。而克隆最大的特點,就是把細胞培養成個體。

通過克隆的方法,可以先編輯培養皿里的體細胞,再將其培養成動物個體。

如果把這個過程看作是織毛衣,那麼直接編輯生物個體的基因相當於改變毛衣成品的面料,這幾乎是不能實現的;而克隆則相當於先改變了毛線,再把新的毛線織成衣服,這樣就使得克隆有了絕對的優勢。

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然而猴的克隆卻面臨著巨大的挑戰

要完成猴的克隆,首先要去除卵細胞的細胞核,注入新的細胞核,並實現細胞重編程。

可是,靈長類動物的卵細胞脾氣很不好,稍微碰一下就要死要活,更別提「掏心換肺」了。而重新注入的細胞核也不是什麼善茬,一發現情況不對立馬翻臉,很難實現重編程,帶領新的細胞來到人間。

就在這個時候,CRISPR/Cas9基因組編輯技術誕生了。

這種技術可以幫助科學家打造「基因驅動系統」,使外部引入的基因在群體中快速擴散。換句話說,CRISPR技術使得對生物體的基因編輯成為現實。

克隆技術一籌莫展,基因編輯技術高歌猛進,這無疑宣告了克隆猴的「死刑」,研究者們紛紛轉移陣地。

可是科學家們沒想到,在小白鼠身上日趨成熟的基因編輯技術,又在傲嬌的猴子身上大打折扣,成功率驟降至原來的十分之一。

是該回過頭來鑽研克隆,還是繼續基因編輯拼成功率?

中國科學家們卻給出了不同的答案。

在今年1月12日,中科院神經科學研究所、腦科學與智能技術卓越創新中心、神經科學國家重點實驗室楊輝研究組與蘇州非人靈長類研究平台孫強團隊合作,在世界上首次獲得了基因敲入的食蟹猴。這一重要研究成果以題為《運用CRISPR/Cas9編輯技術獲得基因敲入食蟹猴》在線發表於《細胞研究》期刊。

而在這同時,「中中」和「華華」已經開始快樂地成長了。

兩大世界級難題被中科院來了個Double Kill

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神奇的基因編程,返老還童不再是幻想?

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一定程度上來說,遺傳基因就是我們身體里的代碼,而CRISPR(基因剪刀)技術就是編程的工具。

基因剪刀技術有兩大功能,RNA起到GPS定位的作用,蛋白Cas9則像一把DNA的分子手術刀,精準剪切人體基因的某個位置。

就像計算機編程那樣,我們可以「插入」一個基因,「刪除」一個基因,或是「修改」一個錯誤的基因。生物工程師們將有可能針對我們的「生命程序」進行調試,甚至像Debug一樣解決一切遺傳疾病。

隨著技術的發展,或許有一天,艾滋病、癌症可以被根治,連佛系90後們也忍不了的禿頭、肥胖等「不完美」可以輕鬆擺脫,甚至有一天,人類真的可以返老還童?

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