由马特·麦金托什
基因编辑是如何工作的,以及为什么它是如此革命性的。
基因编辑是一个巨大的交易以不止一种方式。虽然这项技术已经在我们的食品和医疗保健体系产生重大影响,了解基因编辑基因科学是与其他工具的不同之处在于,对许多人来说,不太清楚。
让我们重复它——基因编辑是什么,它不是什么,它是如何工作的。
一个更精确的方法
新的和改进的传统方式种类的植物和动物是通过繁殖——也就是说,跨越两个不同类型的相同的或相关的生物,试图强调的特征。
在植物中,这可能意味着选择更高的粮食生产能力,耐旱,耐害虫和疾病,以及许多其他因素。是一样的动物。牲畜,例如,可以有选择地降低疾病风险,更多的肉类和奶制品生产、理想的物理特性,等等。大多数植物,动物,甚至宠物——这是今天我们熟悉这个human-directed进化过程的结果。
传统育种的麻烦吗?它可以是一个缓慢的过程,结果是没有保证的。
新生物通过传统育种方法培育的两套完整的DNA结合的结果,这意味着它可以转移可取的和不受欢迎的特点。结合两个植物可能,例如,成功创建一个品种生产更多的食物,但这也更容易受到干旱。两种不同的奶牛养殖山羊可能导致一只山羊生产更多的牛奶,但也更容易受到特定的疾病。
育种者基因编辑增加疾病宽容用在卡文迪什香蕉。这个结果可能发生跨越商业香蕉与野生香蕉品种受欢迎的疾病宽容,但是它会耗费更长的时间和可能带来的一些不必要的特征从野生香蕉(如规模较小或大种子)。
这些都是简化的例子,但是他们说明挑战(和耗时的)植物和动物科学。事实上,它可能需要几年或几十年的植物和动物育种者通过传统育种技术来实现他们的目标。
基因编辑可以-,是解决这些挑战。
它是如何工作的
不同的基因在DNA序列负责不同的特征。基因编辑是指我们精确目标的能力和改变特定有机体的部分关闭基因的DNA序列,删除,添加,或复制它。这样做意味着生物科学家可以达到预期的变化,使用基因已经存在于生物体的DNA序列,与传统的育种方法相关联的风险最小化。
的一个革命性的技术允许科学家改变植物和动物DNA直接叫CRISPR(或定期聚集空间短回文的重复序列,如果写完整)。CRISPR由酶改变目标基因的工作,以及一系列核酸酶(RNA)引导到目标基因。它是最有效和准确的方法修改DNA。
需要注意的是,使用的能力基因编辑还需要具体编辑的知识是必要的。提前进行广泛研究的基因编辑工厂确认什么基因,基因应该被编辑来获得期望的结果。这些功能已经显著提高在过去几十年里由于基因组测序的重要突破。
很难夸大CRISPR作为技术的重要性。事实上,它已经有一个巨大的影响在从粮食和农业到工业材料和卫生保健,包括许多Covid-19疫苗我们现在拥有的。CRISPR如此革命性的发展,它的创造者获得2020年诺贝尔和平奖。
基因编辑和转基因生物相关,但不同
如果这个描述基因编辑听起来像我们讨论转基因生物,你是对的。
GMO(转基因生物)这个术语通常应用于植物和动物创造了通过“转基因”工程。也就是说,将一个或多个基因引入到从另一个生物有机体,是否相关或不相关的物种。这种技术已经使用了几十年,并受雇于公共研究人员和私人公司创建许多作物品种使农民受益,消费者,和环境。
编辑是另一种形式的基因基因工程。虽然可以用来引入新基因和创造转基因生物,它还是专注于做精确的编辑已经存在的或可以通过传统的出现植物育种。有时会失去的区别,部分原因是使用诸如转基因和基因工程的方式,公众往往是不同于他们的科学意义。
也有监管差异。产品开发使用转基因方法必须符合额外的安全验证要求联邦政府设定的。产品开发通过基因编辑、监管政策仍处于开发阶段,但许多国家已经独立的进程为产品开发类似的基因编辑/区别传统的产品植物育种而且不需要漫长的市场评估。