盤點CRISPR基因編輯技術10大"不尋常"應用

 

在過去的幾年裡，CRISPR頻頻被新聞報導，這是有原因的。這種工具使基因編輯變得比以往任何時候都更加容易和更快速，CRISPR在治療疾病方面已經顯示出巨大潛力，這項技術已經加速用於對各種人類疾病潛在原因的研究。此外，該技術已經開始了臨床試驗，將基因編輯工具本身用於治療癌症、失明和愛滋病等疾病。它

CRISPR的醫學應用一直是行業關注的焦點，特別是在中國學者——南方科技大學生物系副教授賀建奎2018年底向全世界宣布「CRISPR雙胞胎」誕生後，科學界對CRISPR的醫學應用提出了強烈的批准。這對CRISPR雙胞胎是首個從基因編輯的胚胎中誕生的人類。

但實際上，CRISPR技術所帶來的可能性遠遠超出了應用在人類健康的範疇。labiotech.eu網站近日就盤點了一份CRISPR的不尋常應用列表，清楚地表明了CRISPR基因編輯技術對許多不同行業產生影響的潛力。

1、寵物育種

寵物主人總是熱衷於利用最新的技術來幫助陪伴他們的動物。在過去幾年中，檢測貓、狗健康和品種的基因檢測服務激增，CRISPR技術可能很快就會跟著出現。這種基因編輯工具已被提議作為一種方法，來消除大量存在於純種狗中的遺傳性疾病。斑點狗就是一個很好的例子，它們經常攜帶一種基因突變，使其容易患膀胱結石。

美國的一家寵物狗育種機構已經制定了斑點狗的修復計劃，不過在出售基因編輯斑點狗之前，它們必須經過FDA的審查。其他使用CRISPR基因編輯技術進行寵物繁殖的項目還包括創造迷你豬以及定製尺寸、顏色和圖案的鯉魚。

2、無過敏原的食品

食物過敏影響著很大一部分人口，在某些情況下可能危及生命。有了CRISPR技術，就有可能生產出對每個人來說都安全的牛奶、雞蛋或花生。澳大利亞聯邦科學與工業研究組織（CSIRO）的研究員Tim Doran在一個播客中解釋稱，「蛋清中有4種蛋白質會引起過敏，目前我們正在重新編寫那些被免疫系統識別並引起過敏反應的基因區域。」

此外，來自荷蘭的另一個研究小組正在使用CRISPR-Cas9基因編輯技術來修改小麥的DNA，以去除麩質（gluten），使其適合乳糜瀉患者。然而，歐盟對在植物中使用CRISPR基因編輯的嚴格規定可能會使這個項目難以看到曙光，至少在歐洲是這樣。

3、DNA「錄音機」

來自美國哈佛大學的科學家們利用CRISPR製造了一種叫做CAMERA（照相機）的分子工具——CAMERA是CRISPR介導的模擬多事件記錄裝置的縮寫。該工具可以記錄細胞生命周期中的事件，例如對抗生素、營養物質、病毒和光的暴露。

為了實現這一點，CRISPR被編程到細胞中，這樣一個特定的DNA編輯只在有信號的情況下進行。通過計算編輯速率，它們甚至可以確定觸發器的持續時間和強度。該系統在細菌和人的細胞中都能工作，它可以同時記錄多種信號。從長遠來看，這些發展可以幫助科學家們檢測或追蹤可決定幹細胞是發育成神經元、肌肉細胞還是其他類型細胞的環境汙染物或信號。

4、脫咖啡因的咖啡豆

英國一家名為Tropic Biosciences的公司創造了一種基因編輯的咖啡豆，這種咖啡豆是天然的無咖啡因。採用CRISPR技術，該公司已經能夠關閉使咖啡豆產生咖啡因的基因。這一變化對脫咖啡因咖啡豆的風味、營養和成本都有積極的影響。目前，生產脫咖啡因咖啡需要一個昂貴的和侵入性的過程，其中咖啡豆需要浸泡和蒸。

Tropic Biosciences公司執行長Gilad Gershon在接受採訪時表示，「如果你種植的咖啡豆不含咖啡因，或者一開始就含有較少的咖啡因，那麼你就可以得到一種味道更接近普通咖啡的最終產品，並且你可以保持咖啡中天然存在的大量健康化合物。」

5、更綠色的燃料

基因編輯可以提高藻類生物燃料的產量。利用CRISPR-Cas9技術，致力於研究商業化基因組學解決方案以解決全球能源與環境問題的美國生物技術公司Synthetic Genomics已經創造出了能產生兩倍脂肪的藻類，然後用於生產生物柴油。特別是，這種基因編輯工具使科學家能夠找到並移除限制脂肪產生的基因。

直到現在，藻類還沒有產生足夠高水平的脂肪，使生物柴油的生產在經濟上可行。通過這種基因修飾，研究人員使藻類將二氧化碳轉化為生物燃料的效率大幅提高。該公司目前正與石油公司埃克森美孚（ExxonMobil）合作，以實現到2025年每天生產10000桶（barrels：石油計量單位，每桶相當於120-159升）藻類生物燃料的目標。

6、天然自帶辣味的番茄

巴西和愛爾蘭的科學家們正在利用CRISPR技術創造第一種天然就有辣味的番茄。事實證明，番茄已經攜帶了許多產生辣椒素的基因，辣椒素是一種使辣椒變得辛辣的化合物。通過CRISPR的調整，研究人員可以給番茄添加上缺失的基因，使它們變得辛辣。

辣椒比較難種植，它們需要非常特殊的條件，而且產生的辣椒素水平也不盡相同，產量也比番茄低得多。有了CRISPR技術，就可以在種植的番茄中產生辣椒素，從而更容易獲得辣椒素。研究人員已經創造了第一個番茄和辣椒的混合體，很快我們就可以用它們來製作辣味沙拉。

7、消滅害蟲

CRISPR可以幫助我們控制傳染病傳播或入侵特定生態系統的動物物種的數量。這種基因編輯技術可以用來創造「基因驅動力」，以確保所有後代都能遺傳基因修飾，並在動物種群中傳播數代。

2018年，英國倫敦帝國理工學院的研究人員證明，這項技術可以用於對付引起瘧疾傳播的蚊子。他們引進了一種基因，當蚊子的父母都攜帶該基因時，就能阻止雌性蚊子產卵。在一項籠中蚊子試驗中，在引入基因驅動後，一個蚊子群體在經歷7代後就滅亡了。

目前，世界各地的研究人員正計劃測試一種類似的方法是否有助於對抗對瀕危物種島嶼生態系統造成破壞的入侵老鼠，甚至限制澳大利亞野生貓科動物的危害。然而，關於基因驅動的使用是否合乎道德以及是否應該被禁止尚存在爭議。

8、培育更快速的賽馬

位於阿根廷的生物技術公司Kheiron-Biotech正在編輯賽馬的基因組，以創造出更快、更強、更好跳躍性能的賽馬。得益於CRISPR，該公司研究人員能夠修改肌鈣蛋白（一種對肌肉生長至關重要的蛋白質）的基因編碼。他們已經生產出了健康的胚胎，預計今年會有第一批基因編輯技術改良的賽馬誕生。

在2013年，國際馬術運動聯合會取消了禁止克隆馬才加國際比賽的禁令。從那時起，克隆馬就一直在參加和贏得馬球等運動項目，而通過基因編輯技術，一些人士希望它們將來能夠參加奧運會。

9、更有營養的魚

目前，在加拿大已經在生產有兩倍生長速度的轉基因鮭魚。隨著CRISPR基因編輯的出現，科學家們可以向前更進一步。來自挪威的一個研究小組使用CRISPR-Cas9生產無菌鮭魚，這使它們生長得更好，不容易生病。此外，CRISPR-Cas9技術也能使這些基因編輯鮭魚在逃離水產養殖設施後阻止其繁殖。

目前，研究人員正在調查可以利用CRISPR技術改良的性狀。研究負責人Anna Wargelius表示，「我們有興趣改良基因，使魚獲得更好的福利，包括抗病性。將來這項技術還可以用來提高魚的ω-3含量，使其更健康、更有營養。

10、復活已滅絕物種

雖然這個詞聽起來像是來自科幻小說，但它不是。科學家們已經在努力恢復滅絕的動物。第一個候選動物是候鴿（passenger pigeon），這是一種曾佔據美洲天空的鳥類。

利用CRISPR技術，研究人員計劃將候鴿的基因引入到它的現代近親——帶尾鴿（band tail pigeon）中。雜交種將被繁殖幾代，直到後代的DNA與已滅絕物種的DNA相匹配。第一代「復活」鴿子預計將於2022年孵化。不久之後，也可能利用CRISPR技術復活猛獁象。來自哈佛大學的一個研究小組正致力於把數千年前滅絕的長毛猛獁象復活。(生物谷Bioon.com）