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美国防部资助Jennifer Doundna研究组开发CRISPR基因防御技术

实验室资讯网时间:2018-09-29 点击: 百度搜索

【导读】历史中永远充满了杀戮与血腥,在殖民时代美国经济史学家贡德.弗兰克在《白银资本》中描述了欧洲殖民者到达美洲大陆后的一个世纪内,印第安人土著减少了95%。英国学者伊恩.珍妮弗.格雷恩的流行病学著作《天花的历史》一书中也描述到欧洲人在美洲大量传播天花,以抛尸或向当地土著赠送天花病人......
TAG标签: CRISPR 美国防部 Jennifer Dou 基因防御技术

“历史中永远充满了杀戮与血腥”,在殖民时代美国经济史学家贡德.弗兰克在《白银资本》中描述了欧洲殖民者到达美洲大陆后的一个世纪内,印第安人土著减少了95%。英国学者伊恩.珍妮弗.格雷恩的流行病学著作《天花的历史》一书中也描述到欧洲人在美洲大量传播天花,以抛尸或向当地土著赠送天花病人睡过的毛毯换物等方式,墨西哥区域土著人口锐减了3500万。这些暴行最终产生一个名为美利坚合众国的超级大国,人口3.2亿却享受着900多万平方公里的肥沃土地资源。

与二战时德国屠杀600万犹太人的纳粹比较,人类的那些信奉上帝的殖民教徒们更为可怕,他们宣称继承了所谓上帝赐予他们的空旷原始的大陆,其实是通过血腥掠杀把一片低级文明的大陆变为旷野。

物竞天择人类纷争永远不会停歇,这十几年间中东的穆斯林和拉美裔移民,又希望通过通婚繁衍的方式,由少数民族变为移民国的多数民族,以便影响该国的价值观导向。而近期美国国务院宣布对中国中央军委装备发展部负责人实施制裁的消息又被传出。

在这样相互竞争相互挟制的循环中科技创新技术以及技术革命一直占据着重要地位。

新技术的出现永远具有正反两面性,远古时期的火可煮食可杀生,当代的3D打印,既可以制造复杂的工业铸件同时可以制造出杀人的仿真枪械。

当生命科学邻域发展出一个名为CRISPR的基因编辑技术时,CRISPR技术武器化和防御工作也不再是纸上空谈。作为世界唯一超级大国,美国希望享受基因技术的福祉的同时又想控制它成为生物武器传播于世,美国也害怕这项在未来普及度很广的技术反噬本国。

近年科学家越来越接近把CRISPR技术优先用于基因编辑治疗疾病,美国国防部却开始关注于CRISPR是否会产生破坏性的后果,国防部一直在评估这项技术一旦武器化后对人类、动物或庄稼带来的灭绝性破坏力。

2017年的7月美国DARPA(美国高级研究计划局)公开了一项耗资6500万美元的研究资助项目,项目名为《安全基因技术》,主要工作是发展有益的CRISPR技术应用,以及研究受到基因武器侵入后如何采取防御性对策。

笔者注:美国高级研究计划局是美国国防部下属的一个行政机关,负责引导尖端用途的高科技技术发展。该机关由各学科顶尖学者组成,包括了国防科学、电子技术、信息技术、战术技术、先进信息技术联合计划处等部门。该机构的主要使命就是防止敌国科技技术革命突破,也同时针对敌国的薄弱环节创造科技技术突破点,使得他国无法跟上美国主流技术革命。这个机关从1958年开始主导了电脑发明,互联网技术、计算机图形界面系统、半导体技术、UNIX操作系统、激光发射器、GPS以及阿富汗战争军用长续航无人机技术等重大科技成果,是美国封锁他国技术保持自身技术领先的核心部门。

目前资助计划实施的非常顺利,今年9月受资助的科研机构伯克利大学便在顶级刊物上发表了重要技术成果,其学术带头人就是笔者在上篇撰文《战争武器还是救世工具?CRISPR/Cas9技术走在分叉口上》中提到的Jennifer Doundna教授。

她的研究小组中Joseph Bondy-Denomy博士专注于发现了针对目前CRISPR/Cas9及新基因编辑技术CRISPR/Cas12a的抑制剂。

工作于Doundna组的Bondy-Denomy博士非常善于CRISPR领域的研究,在2016年他就发现了Cas9抑制蛋白AcrllA4的应用,但是之后他对Cas12a更感兴趣,因为这个蛋白比Cas9结构更紧凑,更容易进入人体DNA中。这代表了如果依赖Cas9可以完成剪切(打开和关闭)基因,那么Cas12a更适合直接植入基因到DNA链中。

为了保证CRISPR/Cas12a基因编辑技术未来应用的安全性,他们必须要找到一个可以停止CRISPR工作的抑制剂。比较幸运的是Dounda研究小组使用了生物信息学策略对莫拉氏菌(寄生于人体粘膜内的革兰氏阴性菌)的基因组进行了扫描(图1),通过DNA数据的获取、处理及分析。功能的预测,序列的预测,序列比较、编码区分析等方法,找到了一个抗源AcrVA1蛋白用于停止CRISPR在体内持续工作。

美国防部资助Jennifer Doundna研究组开发CRISPR基因防御技术

马萨诸塞州医学院的CRISPR专家Erik Sontheimer谈到:“虽然目前只是前沿基础研究,我们不确定找到的AcrVA1蛋白是否能达到预期的效果,但Dounda的实验室发现的抑制剂的消息令人兴奋。”

多伦多大学研究CRISPR抑制剂的专家Karen Maxwell也表示:“即使这个AcrVA1蛋白最终不能用来成功抵御CRISPR生物武器的进攻,但是它仍旧可以帮助CRISPR在人类医疗上更具有安全性。”

同时开发治疗性的生物专家也不希望Cas酶一直在细胞中工作,因为Cas酶存在的时间越久,越可能出现对DNA链中产生的意外剪切断裂,这使得治疗方法出现致命的副作用。

而Doundna和Bondy-Denomy在17年的研究也显示,使用Cas9抑制剂AcrllA4几小时后可以减少75%的CRISPR/Cas9意外剪切。

美国防部资助Jennifer Doundna研究组开发CRISPR基因防御技术

“确保CRISPR技术以安全的方式发展是一项关乎国家战略的安全工作"Bondy-Denomy说道,"Cas抑制剂只是美国国防部资助的许多项目的一小部分,武器化基因编辑可能听起来有点像科幻小说,但是从长期来看,保护安全的使用这项技术时绝对必要的。”

笔者评:目前我国的大多领域的技术仍旧在跟随美国的阶段,当美国再一次引领全球技术革命时,我国也应当看到基础科学发展对于国家安全战略和国家发展的重要性。虽然中国是拥有核武器的大国,但超级大国美国也在不断开发新的尖端优势技术来拉开与其他国家的距离,进一步保持其全球主导地位。

  参考资料:

1. Disabling Cas9 by an anti-CRISPR DNA mimic. Sci. Adv. 2017;3: e1701620.

2. Systematic discovery of natural CRISPR-Cas12a inhibitors. Science 2018, DOI: 10.1126/science.aau5138

3.Discovery of widespread Type I and Type V CRISPR-Cas inhibitors. Science 2018, DOI: 10.1126/science.aau5174

(本文来源:CPhI制药在线 )

(责任编辑:大林)

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