辣番茄,防宿醉葡萄酒:CRISPR能做什么?

由:乔安娜·汤普森|

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位于德国盖特斯莱本的莱布尼茨植物遗传学和作物植物研究所展示了含有农业植物亚麻荠(camelina sativa)发芽胚胎的培养皿,这些发芽胚胎通过CRISPR-Cas9程序接收了拼接的遗传物质。这些样本将用于培育适合未来模拟环境情景的生物多样性杂交品种。肖恩·盖洛普/盖蒂图片社

最近,有很多关于蚊子;具体来说,就是转基因品种。yabo今年夏天,一组来自加州大学圣巴巴拉分校和华盛顿大学的科学家开创了一种干扰蚊子视力的方法,使其失明他们很难找到人类目标

他们是如何完成这一壮举的?使用一种叫做yaboCRISPR

“CRISPR最初是细菌用来对抗病毒的一种方式,”哈佛医学院的基因组工程师Raphael Ferreira说。yaboCRISPR经常被比作一对“分子剪刀”,它使用一种叫做Cas的特殊蛋白质CRISPR-associated酶在预先设定好的精确位置切断DNA或RNA链。然后,系统可以在那个位置插入或移除所需的基因,然后中提琴: gene-edited有机体。

CRISPR为人类健康领域带来了许多可能性,包括许多——比如致盲的蚊子。但这并不是它的全部用途。费雷拉说:“我们有许多这种技术的变体,这使我们能够进行任何类型的基因工程。”yabo

以下是科学家们在实验室内部(也可能是外部)应用CRISPR的一些最疯狂的方式。

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1.种植辣番茄和无咖啡因咖啡豆

想象一下咬一口葡萄成熟的番茄。你会想到什么口味?甜的吗?酸的,或者是咸味的?辣的呢?

多亏了一个国际遗传学家团队也许是未来的口味不起眼的番茄。巴西和爱尔兰的研究人员提出了CRISPR,这是一种激活番茄植物中休眠辣椒素基因的方法,这一基因序列也赋予了辣椒活力。除了创造出完美的血腥玛丽,这些植物还能传统辣椒的经济替代品这是出了名的难种植。

CRISPR也可以促进你的日常早餐——或者让这种促进消失。英国公司热带生物科学目前正在开发一种咖啡豆yabo培育出不含咖啡因的植物。这是件大事,因为现在的咖啡豆必须经过化学脱咖啡因处理,通常是在乙酸乙酯或二氯甲烷中浸泡(也是除漆剂的成分)。这种强烈的化学浴会把豆子的咖啡因以及它们的大部分味道。CRISPR咖啡承诺给你一杯不会让你紧张不安的咖啡,它具有全咖啡的烘焙风味。

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2.使No-Hangover酒

如果你曾经希望你可以在城里度过一个晚上,而第二天早上不会因为宿醉而头痛,那么你可能很幸运。伊利诺伊大学的一组科学家使用他们的基因剪刀来提高一种菌株的健康效益用来发酵葡萄酒的酵母——他们剪掉了导致第二天头痛的基因。

酿酒酵母所讨论的酵母是一种多倍体生物,这意味着它的每个基因都有很多副本(而不是通常的两个)。这一特性使得酵母具有高度的适应性,并且很难用旧的方法进行基因工程,而旧的方法可能yabo只针对一个基因的一个副本在一个时间。

但是CRISPR让基因工程师可以一次性切断基因的每一yabo个版本。费雷拉说,与老技术相比,“CRISPR技术的复杂性远远超过了它,关键在于效率。”

利用它,伊利诺斯州的团队能够提高白藜芦醇有益心脏健康在他们的酒里,把宿醉留在剪辑室的地板上。

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3.全是公牛,没有战斗

说到养牛,角通常是不允许使用的。一头成年公牛构成危险对农夫和其他的牛,偶尔也对动物本身。

传统上,农场饲养的牛是通过消灭动物前额上的产角细胞来取角的,这些细胞位于两个被称为角芽的骨质突起上。花蕾会被一个几个不同的痛苦的方法:用老式的刀子,或者用热烙铁,电,或者用氢氧化钠等腐蚀性物质。这些做法有时会导致面部毁容或眼睛损伤。但CRISPR可能只是提供了一个更道德的选择。

科学家利用CRISPR进行了工程设计yabo牛的无角基因,有效地消除了对这些动物进行取角手术的需要。更有趣的是,其中一些gene-edited公牛已经能够将这一性状遗传给它们的后代——这对保持这一性状在种群循环中至关重要。在科学界,这被视为一个潜在的巨大成功:以至于加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)的遗传学家艾莉森·l·范·埃南纳姆(Alison L. Van Eenennaam)就此在《自然》(Nature)杂志上发表了一篇文章,称取角是“一个高度优先考虑的动物福利问题”提倡继续研究

从历史上看,公众对转基因作物和牲畜的热情并不高,尽管最近的研究表明人们的态度可能正在改变.但如果CRISPR被用来做的东西不那么像《夏洛特的网》,而更像《侏罗纪公园》呢?

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4.恢复失去的物种

也许CRISPR目前最广泛的用途是它有可能让整个物种起死回生。现在,有一个关于复活一个特定物种的严肃讨论:乘客鸽子

过去,旅鸽成群结队地在北美的森林中穿行,它们的身影遮暗了天空,轰鸣着穿过下层植被。环保主义者奥尔多·利奥波德(Aldo Leopold)将其描述为“一场羽毛风暴”。然而,在18世纪和19世纪,随着欧洲殖民者遍布欧洲大陆,这种情况开始改变。

除了无处不在之外,候鸽还有一个不幸的特点:美味。他们猎杀集体饥饿的欧洲裔美国人为了食物和运动除非人类同时破坏了它们的大部分筑巢地,否则这可能不会对鸟类总数造成如此大的破坏。这种残酷的结合导致该物种在20世纪初急剧减少。最后一只已知的旅鸽一只叫玛莎的鸟他于1914年在囚禁期间去世。

现在,科学家们正试图通过CRISPR将这些标志性的鸟类带回来。总部位于加州的生物技术组织Revive & Restore有一个专门的候鸽项目该研究旨在通过修改与带尾鸽关系密切的基因来重建该物种。该组织表示,如果成功的话,他们可以用这种方法来复活所有种类的灭绝或极度濒危的动物黑足鼬长毛象.不管他们是否应该当然,这仍然是一个有争议的问题,但不可否认的是,CRISPR使科幻小说中的东西成为可能。

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