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2分鐘讀懂今年的諾貝爾獎化學獎:基因編輯是什麼?

科學 果殼

2020年諾貝爾化學獎頒給了埃馬紐埃爾·卡彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)、詹妮弗·杜德納(Jennifer A. Doudna),因她們開發了一種基因組編輯的方法。

2分鐘讀懂今年的諾貝爾獎化學獎:基因編輯是什麼?

接下來,我們用2分鐘時間來了解一下,什麼是基因編輯。

這是細菌和病毒間的作戰故事。病毒時常攻擊細菌,把自己的DNA注入細菌體內——這種情況的後果相當嚴重,可能會導致細菌死翹翹。

於是,在漫長的演化過程中,細菌體內演化出了一套防禦系統,專門用來對付這種情況,它就是CRISPR/Cas系統。點擊觀看視頻,果殼帶你兩分鐘搞懂CRISPR:

古老的細菌免疫系統

前沿的基因編輯手段

它看起來就像普普通通的DNA序列,原理其實非常簡單。

它有一個資料庫(CRISPR),用來儲存病毒的資料,也就是它們的DNA片段。其中有些重複出現的DNA片段,就相當於一塊塊擋板,把不同的病毒DNA隔開。

另外,它還有一家武器工廠(Cas),負責生產各種Cas蛋白質,你可以把它們想象成不同款式的剪刀

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每當有新病毒進攻,剪刀就會跑出來剪斷它的DNA,然後把其中一小段帶回資料庫裡儲存起來。

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接下來,這段DNA會轉錄成RNA,和另一把剪刀結合。要知道,這段DNA和這段RNA是可以相互匹配的。所以如果同樣的病毒再次進攻,它們就可以迅速匹配到敵人,然後咔嚓剪斷對方的DNA,消滅侵染!

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最棒的是,這個資料庫可以遺傳給後代。所以,細菌可以識別和消滅它的祖先曾經遇到過的病毒。

前幾年,科學家挑選了其中一種剪刀(Cas9),用它來編輯基因,包括刪除壞的基因、添加好的基因

原來,DNA被剪斷後會得到修復、重新連接起來。但這個過程很容易出錯,比如丟失些配件(鹼基對)什麼的,這就會導致原來的基因失效——相當於達到了刪除基因的目的。

不過,如果科學家在這時候給它提供一條新的DNA片段,那麼它就會被縫在接口處,於是就達到了添加特定基因的目的。

2分鐘讀懂今年的諾貝爾獎化學獎:基因編輯是什麼?

監製:謝默超

製片:段晨

腳本/導演/道具:蔡思宜

攝像/後期:田宇

參考文獻

[1] Wired. What is CRISPR? The revolutionary gene-editing tech explained.

[2] Vox. A simple guide to CRISPR, one of the biggest science stories of the decade.

[3] TED. How CRISPR lets us edit our DNA | Jennifer Doudna.

本文來自果殼,未經授權不得轉載.

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