《狂暴巨兽》里的基因编辑到底是什么

最近上映的科幻电影《狂暴巨兽》让基因编辑技术火了一把，大猩猩、飞狼和鳄鱼被好莱坞电影编剧套用基因编辑的概念，“改造”成了巨型的、极具攻击性的“狂暴怪兽”。

然而，基因编辑到底是什么？

基因编辑是指对基因组进行定点修饰的一项新技术。利用该技术，可以精确地定位到基因组的某一位点上，在此位点上借助特异性DNA双链断裂，激活细胞的天然修复机制，对原有基因组进行编辑，此过程模拟了基因的自然突变，真正达到“编辑基因”。

细胞天然修复机制包括非同源末端连接和同源重组修复两条途径。非同源末端连接是在断裂的DNA修复重连的过程中发生碱基随机插入或丢失，一定机率造成移码突变使基因失活，实现目的基因敲除。同源重组修复是在一个带有同源臂的重组供体的情况下，供体中外源目的基因会通过同源重组完整地整合到靶位点，不会出现随机的碱基插入或丢失。

目前主要的基因编辑技术有ZFN（Zinc finger nuclease）、TALENS（Transcription activator-like effector nucleases）、CRISPR（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats）-Cpf1、CRISPR-Cas9等。

据最早发表在《Science》上关于CRISPR的文章表明，在病毒攻击后，细菌整合了来自噬菌体基因组新的串联间隔重复序列（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats，即CRISPR），CRISPR与相关的Cas基因一起使细菌对噬菌体产生了特异性的抗性。CRISPR技术的出现和发展，使基因编辑技术的发展大幅加快，更加简便和经济，进而在基础研究、基因治疗及遗传改良等方面展现出强大的力量和巨大的潜力，在生命科学领域掀起研究的热潮。

基因编辑在现代农业领域有什么应用？

很多人会将基因编辑技术与转基因技术相联系，其实它们是两种不完全相同的技术。

转基因技术是将外源基因插入到作物基因组中，使作物具有某种特定性状。转基因插入的基因片段在受体基因组中插入的位置是随机的，并不固定。在农业育种上，科学家通过农业生物技术可以将另一物种中的某些基因转到作物中，以达到抗虫、抗病、耐除草剂等目的。例如，Bt基因是来自苏云金芽胞杆菌的一段DNA序列，将这段来自细菌的序列通过转基因技术转到棉花中，相应的转基因棉花就会表达Bt蛋白，从而达到杀死棉铃虫、保护棉花的目的。

基因编辑技术除了可以插入外源基因，也可以实现无外源基因插入，只是对作物内部存在的基因进行修饰。基因编辑技术通常是将作物本身的一些“非优势基因”敲除，去劣存优，这需要在基因组上精准地找到目标基因，通过基因定点编辑将目标基因去掉。在最终获得的植株中，没有外源基因成分，具有与常规诱变品种无差别的优点，因此在作物改良的生产应用上更为安全。

国际最新监管趋势指向哪里？

国际上最新的相关监管进展，是美国农业部2018年3月的声明。声明表示，在作物育种中，如果基因修饰的过程不涉及植物病毒启动子、终止子等有害生物遗传元件，不涉及有害生物的外源基因，无有害生物介导，美国农业部就不需要监管。

中国对基因编辑产品是否需要监管及如何监管尚未有政策出台，但倾向于：如果是内源基因敲除，或仅有个别碱基插入或缺失，则简化监管流程；如果有外源基因插入，则和以往的转基因作物实行同等监管。

看到这里，你是否对基因编辑有了一定的了解？当然，技术本身都是中性的，至于对人类和世界会带来好的还是不好的影响，最终还是取决于技术被如何应用。令人欣慰的是，基因编辑技术正在医学、农业等多个生物领域带来新的变革。基因编辑的未来，让我们拭目以待吧！

参考资料：

1. "CRISPR Provides Acquired Resistance Against Viruses in Prokaryotes", science, Mar 23, 2007

2. Secretary Perdue Issues USDA Statement on Plant Breeding Innovation, U.S. Department of Agriculture, Mar 28, 2018

3.《重磅推荐|CRISPR领域的20篇奠基性文章解析（张锋达到5篇，值得收藏）》，iNature，2017年11月7日

4.《基因编辑为育种带来新天地 》，基因组编辑，2017年11月4日

5.《基因编辑“进军”农业育种》，中国科学报，2017年1月3日