您的位置:首頁>正文

他親手改變自己的基因,只為變身肌肉男|實驗室外的生物“駭客

Josiah Zayner

本文轉載自“環球科學ScientificAmerican”。

改變自身基因的生物駭客

在試驗中, Josiah Zayner用CRISPR技術敲除了肌肉生成抑制素(Myostatin, 簡稱MSTN)基因, 並希望借此增強自己的肌肉。

過去的研究認為, MSTN基因高度表達於動物機體的骨骼肌中, 是負向調控肌肉生長的重要基因。 許多科學研究都表明該基因的表達水準與肌肉重量的變化呈負相關, 其突變將造成肌肉過度肥大。

2015年, 中國科學家曾經利用CRISPR技術成功培育出兩隻MSTN基因敲除狗, 基因敲除是指將目標基因從功能上滅活, 這種方法讓動物的某一特定基因不再發揮作用。 在這一研究中, 所獲得的基因敲除狗的肌肉在4月齡時就比普通狗更為發達, 成年以後也具有更強的運動能力。 不過, 敲除MSTN基因是否能夠導致人體肌肉的增長, 目前並沒有被證實。

中國科學家培育的, 15個月齡時的MSTN基因敲除比格犬

科學家在動物試驗中取得的成果, 增添了Josiah Zayner的信心, 他在自己的左前臂上進行了增肌試驗。 “當然我並不會像這些狗一樣, ”Josiah Zayner稱, “DNA只會進入到我所注射的區域。 ”

MSTN基因突變的惠比特犬(左), 與MSTN基因正常的惠比特犬(右)對比圖

在2017年8月的一次生物駭客活動中, Josiah Zayner向在場的生物駭客們介紹了如何在車庫中進行基因工程實踐。

在2017年12月英國衛報對Josiah Zayner的採訪中, 當被問道他的胳膊目前有沒有變化的時候, Josiah Zayner稱, 在相似的動物研究中, 四至六個月之後才能看到結果。 “我希望我胳膊中的一些細胞已經發生變化, 不過我還在開發一些測試來檢測這種變化。 ”

有勇氣在自己身上進行基因工程實踐的人,

並不只Josiah Zayner一人, 有的人甚至寄希望於通過DIY改變自己的基因、治癒疾病。 2017年10月, 同樣是生物駭客社區一員的28歲軟體工程師Tristan Roberts在Facebook上直播自己進行基因治療的過程, 他平靜地坐在一張黑色的皮質沙發上, 面前的玻璃桌上擺放著針管等工具, 他希望用基因工程的方法, 親手治癒自己的愛滋病。

6年前, Roberts被診斷患有愛滋病。 在經過兩年常規治療後, 他表示“恨透了”藥物的副作用, 他希望用一種其他方法治癒愛滋病。 他在自己的腹部完成了此次注射, 他所注射的液體中含有數十億計的質粒, 這些環狀DNA片段被認為能夠促進N6抗體生成。 2016年, 美國國立衛生研究院研究小組發現, 在實驗室條件下, N6抗體可以中和98%愛滋病毒菌株,

這一發現被認為未來將成為治療和預防愛滋病傳播的新方法。

Tristan Roberts直播自己進行基因治療的過程

官方禁令

人們對生物駭客的興趣越發興起, 便宜的基因材料越來越容易獲得, 再加上網路上亦出現用CRISPR編輯基因的教程, 美國官方和研究組織紛紛發出反對聲音。 近期,美國食品藥品監督管理局(FDA)和美國基因與細胞治療學會(ASGCT)分別在其官網發佈相關聲明。

今年11月21日,FDA在其官網上發佈聲明,其中明確指出,任何在人體中使用CRISPR-Cas9基因編輯的行為都被認為是基因治療,而基因治療產品應由FDA的生物製品評估和研究中心(CBER)來監管。FDA已經意識到,人們現在可以方便地接觸到用於DIY的基因治療產品,這所有的相關產品都是違法的,FDA非常擔心其中存在的安全隱患。

雖然FDA並沒有提到任何公司或者產品的名字,但是Josiah Zayner認為,FDA在網上發佈的資訊是針對他的。因為,Josiah Zayner不僅在自己身上做試驗,他還擁有一家公司,銷售CRISPR DIY的相關產品,在他的公司官網上,一套敲除MSTN基因的CRISPR/Cas9工具僅需20美金。在FDA對基因治療的定義中,即使基因編輯的目的不是治療疾病,但仍屬於基因治療的範疇。因此,Josiah Zayner所銷售的CRISPR產品也在監管範圍內,未經批准進行銷售屬於違法行為。

在FDA將“在人體內使用CRISPR進行基因編輯”定性為基因治療後,2017年12月7日,ASGCT在其官網發佈聲明稱,作為世界最大的基因與細胞治療專業組織,ASGCT並不支援無監管的基因治療,因為這一過程具有潛在風險,而且幾乎不可能達到治療效果。ASGCT強烈反對個人進行DIY基因治療。

最好的基因編輯時代?

有“基因魔剪”稱號的CRISPR並不是世界上第一個出現的基因編輯工具,但卻是目前為止最簡單、最便宜、最高效的基因編輯工具,這也是生物駭客選擇CRISPR進行基因編輯DIY,並廉價出售CRISPR相關生物製品的原因之一。

2012 年以前,科學家如果想進行基因編輯,主要有兩種工具,一是 ZFN(Zinc Finger Nuclease);另一種是 TALEN(Transcription Activator-Like Effector Nuclease)。

這兩者都是利用蛋白質來標定 DNA 的位置,接著利用 FokI 核酸酶剪斷要編輯的基因,再進行插入或移除。不過 ZFN 和 TALEN 用來辨識 DNA 位置的蛋白質都不容易製作,而且 ZFN 對細胞有毒性,TALEN 則因為分子大的原因,不容易高效導入,因此之前科學家往往要費九牛二虎之力才能編輯一個基因,或者將基因編輯的工作交給生物公司。

而現在,在實驗室裡,科學家就可以使用CRISPR技術簡單高效的實現基因編輯。“我們可以想像一下,舊的基因工程技術就好比每次你要安裝新的軟體,就要把電腦升級一次一樣。 而CRISPR技術就像基因組的軟體,利用這些RNA小片段,我們可以簡單地編輯它。”CRISPR技術的發明人者之一,加州大學伯克利分校教授Jennifer Doudna說。

CRISPR-Cas9系統有兩個主要成分,一個是Cas9酶,它像一把“剪刀”一樣可以剪切DNA;另外一個是RNA小分子,它將“剪刀”引導至特定的DNA序列。

由於CRISPR - Cas9 價格便宜、操作簡單,一般實驗室幾乎都能依照指示展開實驗,自 2012 年之後,相關文章數量指數級增長,據統計 2013 年有 277 篇科學論文;2014 年有 587 篇;2015 年達到千餘篇論文。

目前,CRISPR大大加快了基因治療的進展。2016年,中國科學家啟動了首項利用CRISPR的人體臨床試驗,全球多個以CRISPR技術為基礎的初創公司,也正向臨床應用努力。不過,基因編輯也可能帶來一些意想不到的問題。CRISPR發明人之一張鋒也曾指出,不同個體間存在巨大的遺傳變異,這些變異可能會影響CRISPR的精確編輯。

參考連結:

https://www.theguardian.com/science/2017/dec/24/josiah-zayner-diy-gene-editing-therapy-crispr-interview

https://www.youtube.com/watch?v=DCzZvb6wqi8

https://www.fda.gov/biologicsbloodvaccines/cellulargenetherapyproducts/ucm586343.htm

https://www.asgct.org/research/news/december-2017/asgct-statement-unregulated-diy-gene-therapy

https://www.facebook.com/N2Sreports/videos/1557343577706859/

近期,美國食品藥品監督管理局(FDA)和美國基因與細胞治療學會(ASGCT)分別在其官網發佈相關聲明。

今年11月21日,FDA在其官網上發佈聲明,其中明確指出,任何在人體中使用CRISPR-Cas9基因編輯的行為都被認為是基因治療,而基因治療產品應由FDA的生物製品評估和研究中心(CBER)來監管。FDA已經意識到,人們現在可以方便地接觸到用於DIY的基因治療產品,這所有的相關產品都是違法的,FDA非常擔心其中存在的安全隱患。

雖然FDA並沒有提到任何公司或者產品的名字,但是Josiah Zayner認為,FDA在網上發佈的資訊是針對他的。因為,Josiah Zayner不僅在自己身上做試驗,他還擁有一家公司,銷售CRISPR DIY的相關產品,在他的公司官網上,一套敲除MSTN基因的CRISPR/Cas9工具僅需20美金。在FDA對基因治療的定義中,即使基因編輯的目的不是治療疾病,但仍屬於基因治療的範疇。因此,Josiah Zayner所銷售的CRISPR產品也在監管範圍內,未經批准進行銷售屬於違法行為。

在FDA將“在人體內使用CRISPR進行基因編輯”定性為基因治療後,2017年12月7日,ASGCT在其官網發佈聲明稱,作為世界最大的基因與細胞治療專業組織,ASGCT並不支援無監管的基因治療,因為這一過程具有潛在風險,而且幾乎不可能達到治療效果。ASGCT強烈反對個人進行DIY基因治療。

最好的基因編輯時代?

有“基因魔剪”稱號的CRISPR並不是世界上第一個出現的基因編輯工具,但卻是目前為止最簡單、最便宜、最高效的基因編輯工具,這也是生物駭客選擇CRISPR進行基因編輯DIY,並廉價出售CRISPR相關生物製品的原因之一。

2012 年以前,科學家如果想進行基因編輯,主要有兩種工具,一是 ZFN(Zinc Finger Nuclease);另一種是 TALEN(Transcription Activator-Like Effector Nuclease)。

這兩者都是利用蛋白質來標定 DNA 的位置,接著利用 FokI 核酸酶剪斷要編輯的基因,再進行插入或移除。不過 ZFN 和 TALEN 用來辨識 DNA 位置的蛋白質都不容易製作,而且 ZFN 對細胞有毒性,TALEN 則因為分子大的原因,不容易高效導入,因此之前科學家往往要費九牛二虎之力才能編輯一個基因,或者將基因編輯的工作交給生物公司。

而現在,在實驗室裡,科學家就可以使用CRISPR技術簡單高效的實現基因編輯。“我們可以想像一下,舊的基因工程技術就好比每次你要安裝新的軟體,就要把電腦升級一次一樣。 而CRISPR技術就像基因組的軟體,利用這些RNA小片段,我們可以簡單地編輯它。”CRISPR技術的發明人者之一,加州大學伯克利分校教授Jennifer Doudna說。

CRISPR-Cas9系統有兩個主要成分,一個是Cas9酶,它像一把“剪刀”一樣可以剪切DNA;另外一個是RNA小分子,它將“剪刀”引導至特定的DNA序列。

由於CRISPR - Cas9 價格便宜、操作簡單,一般實驗室幾乎都能依照指示展開實驗,自 2012 年之後,相關文章數量指數級增長,據統計 2013 年有 277 篇科學論文;2014 年有 587 篇;2015 年達到千餘篇論文。

目前,CRISPR大大加快了基因治療的進展。2016年,中國科學家啟動了首項利用CRISPR的人體臨床試驗,全球多個以CRISPR技術為基礎的初創公司,也正向臨床應用努力。不過,基因編輯也可能帶來一些意想不到的問題。CRISPR發明人之一張鋒也曾指出,不同個體間存在巨大的遺傳變異,這些變異可能會影響CRISPR的精確編輯。

參考連結:

https://www.theguardian.com/science/2017/dec/24/josiah-zayner-diy-gene-editing-therapy-crispr-interview

https://www.youtube.com/watch?v=DCzZvb6wqi8

https://www.fda.gov/biologicsbloodvaccines/cellulargenetherapyproducts/ucm586343.htm

https://www.asgct.org/research/news/december-2017/asgct-statement-unregulated-diy-gene-therapy

https://www.facebook.com/N2Sreports/videos/1557343577706859/

同類文章
Next Article
喜欢就按个赞吧!!!
点击关闭提示