用于照明的“基因编辑技术”

时间:2018-11-29 16:34    浏览次数:0次    来源:一流LED网     分享:

       11月26日,由中国科学家贺建奎团队发布的“世界首例免疫艾滋病的基因编辑婴儿诞生”的消息引起了科学界和生物医学界的巨大震动,也引发了公众对于此次实验安全性和伦理性的质疑。科学家们质疑的焦点就是,“基因编辑技术”早就应用于动植物的实验,而尚未应用在人类的胚胎细胞,存在巨大的风险和不确定性。

  确实,基因编辑技术在动植物的试验研究上已经由来已久,不仅在实验室大热,也被广泛应用于田间和农场,人们利用这种工具来改造动物和植物,以期获得更优质、更高产的品种。而用于“照明”的基因编辑技术也有很多案例。

“发光”动物

  

  2011年,美国科学家培育出能够抵御猫科免疫缺陷病毒的发光猫,他们希望通过培育发光猫寻找到治疗艾滋病的手段。研究过程中,他们借助一种可抵御一种类似艾滋病病毒的病毒的基因对家猫DNA进行改造,同时利用一种来自荧光水母的基因让它们的身体在绿色紫外线照射下发光。



△发光猫


  此项研究的目的旨在验证一种防止短尾猿感染艾滋病的天然蛋白质如何在猫身上发挥作用。植入家猫的两种基因彼此联系在一起,水母基因用于追踪另一个基因。在紫外线的照射下,转基因家猫发出怪诞的绿光,说明蛋白质已经成功植入它们的组织,这项技术发挥作用。

  这项技术跟贺建奎团队的基因编辑婴儿项目类似。研究过程中,美国梅奥诊所的研究人员利用无害病毒将基因植入来自卵巢被切除的猫的卵子。一种基因产生荧光蛋白,另一种基因产生的蛋白可对抗猫科免疫缺陷病毒(猫科版的艾滋病病毒)。

  随后,他们利用试管受精让卵子受精,而后植入代孕母亲体内。经过22次尝试,他们培育出5只发光猫,最后存活3只。其中2只身体健康,另1只则患上疾病,但研究人员并不认为患病与基因改造有关。而2只发光猫已经孕育了自己的后代,子女同样携带这些新基因。



△夏威夷大学培育的8只小兔中,有两只能够发光


  两年后,另一种动物“荧光兔子”诞生。这项研究是由美国夏威夷大学和两所土耳其大学共同合作完成的,科学家们将发光水母的DNA注入了兔子的体内,培育出这种能够发光的“荧光兔子”。

  据科学家介绍,这项兔子是通过人工授精的方式进行培育的。研究人员首先从一只成年母兔体内取出胚胎。随后他们将质粒注入其中。

  质粒又称细胞附殖粒,是附加到细胞中的非细胞的染色体或核区DNA原有的能够自主复制的较小的DNA分子。其内部含有来自水母DNA的酶物质,以及一种被称作“piggyBAC”的工具,后者的作用是转运前面提到的酶物质。按照设计,一旦完成使命,piggyBAC工具便会自动分解。随后卵子就被重新植入母体。以上整个过程持续时间不超过半个小时,但是在母兔完成整个妊娠分娩过程之前,你不知道最后到底会是什么结果。

  “发光”植物

  除了动物之外,“照明”基因编辑技术同样应用到了植物上。

        看过电影《阿发达》的人可能会对这一幕印象深刻“到处都是会发光的植物,即使到了深夜,森林里也是一片璀璨光芒。”现在,科学家和一些企业正在让这一景象成为现实,他们的愿景便是希望路边上的树木、家里的植物能够像灯那样自我发光,并成为新一代环保节能照明体。

  早在2013年,就有媒体报道,美国的研发团队正在研究“可持续发光植物”项目,让植物未来可以作为夜间照明。据科学家介绍,大约有二十多种生物具有生物荧光属性,像萤火虫、短尾鱿鱼、深海琵琶鱼。研发团队采用了合成生物学技术,从这些生物的 DNA 中提取生成荧光素的基因,并利用特殊的细菌,将这段基因序列植入到植物的 DNA 内,然后使他们单性繁殖,从而得到这种能够发光的植物的种子。

  2014年,美国科学家就培育出一种发光植物,叫做“星光阿凡达”,星光阿凡达是世界上第一种发光植物。他们对花烟草盆栽植物进行了基因改良,能够持续发光。星光阿凡达类似于萤火虫,其“发光机制”嵌入细胞之中,在2-3个月植物生存状态下,可持续释放可见光。这种发光植物的光亮度可与星光相媲美,在夜晚黑暗的房间里,该植物能够持续发光,人们的眼睛需要几分钟时间来适应这种环境。


△星光阿凡达

  2015年,美国的一家公司Genome Compiler 也研发出可以自我发光的植物Glowing Plant,并在官网进行出售,一株Glowing Plant发光植物售价100美元(约合人民币620元),一包GlowingPlant Seeds发光植物种子售价在40美元(约合人民币248元),里面有50到100颗种子,自己种出发光植物。据了解,该机构正在研究发光的玫瑰花。


△发光植物Glowing Plant

  在国内,去年5月,云南的科学家团队在首次培育成功了夜光植物,科学家通过生物工程技术,将海洋发光微生物的基因导入到了本氏烟草植物细胞中,经过植物组织培养和筛选后,获得了该夜光植物,填补了我国有关技术的空白,为该技术在国内的进一步应用奠定了基础。


△云南科学家团队培育的夜光植物

  据项目的主要负责人,云南纳博科技的段康介绍,过去生物工程培育的发光植物必须在蓝紫光的照射下佩戴眼镜才能看到荧光,或者加入荧光素底物实现短暂的发光,发光强度肉眼也不可见,不能在夜晚自主发光,而我国培育的这株植物则完全不同,它可以在黑暗条件下持续自主发光,亮度可以达到星光的水平,能够照亮一定的范围。


  事实上,水母的发光基因植入兔子体内并没有什么实际的用途,这样做只不过是为了“显而易见”的告诉科学家们这样的转基因技术是成功可行的。

  抛除伦理问题,不可否认,基因编辑技术在生物医学上带来的积极作用。但是最为重要的安全性才是科学家和普通大众最为关注的问题,因为基因编辑技术并不成熟,但该技术的风险目前还无法评估,后果不得而知。就像科学家们说的那样,含有编辑过基因的生物生命周期及生长是否会受到影响,是否会出现生物变异,是否影响后代以及整个人类的基因,都是未知数。