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“我们一直都是在这儿进行基因组编辑的。”木下助教带我们到另一个小房间,然后他小心翼翼地向一台显微镜内观察,开始进行操作。他向青鳉受精卵内注入用于进行基因组编辑、切断特定基因的物质。这种物质叫作CRISPR‐Cas 9,平时冷冻保存于试管之中,仅在使用时解冻出少量液体。
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操作过程出奇简单——用一种玻璃制成的极细的针头将透明的青鳉卵刺破,然后通过针头将CRISPR‐Cas 9注入卵中,仅此而已,短短几分钟时间就能完成。
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操纵生物基因的过程竟然如此简单,简直太惊人了!至于操作是否成功,则要等到被当成操作对象的生物诞生后才能知晓。
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■正在对青鳉的受精卵进行基因组编辑操作的木下助教
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基因魔剪:改造生命的新技术 基因分析的结果
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当天,木下助教还给我们看了前一天所拍摄的真鲷的尾鳍基因分析的结果。结果显示——目标基因被破坏的真鲷占全部的50%左右。
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“比预计的要少啊。”
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研究组原本也没指望基因组编辑的准确率能达到百分之百。
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在我们看来,往受精卵中注入基因组编辑物质的操作十分简单,但其实也是有讲究的——CRISPR‐Cas 9的注入必须早于受精卵的分裂。鱼卵一旦受精,很快就会开始分裂。从最开始只有一个细胞,逐渐分裂成2个、4个、8个……所以,研究人员必须赶在最初的单细胞阶段就完成基因组编辑才行。倘若基因组编辑是在两个细胞的阶段才完成的,那么就只有其中一个细胞能接受基因组编辑,而另一个细胞必然无法接受操作。我们可以简单地想象成有半边身体经过了基因组编辑,而另外半边则没有。如此一来,就可能导致十分微妙的状态,比如以斑驳的状态呈现基因组编辑的结果。
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即使赶在卵细胞开始分裂之前,也就是在单细胞受精卵的状态下进行基因组编辑,也无法确保基因一定能被改变。这是因为基因存在于染色体之中,染色体以两条为一组,很可能只有其中一条成功接受了基因组编辑。不过,就算只有一条染色体接受了基因组编辑,这条鱼还是有可能与另一条同样只有一条染色体接受了基因组编辑的鱼交配,并孕育出两条染色体均接受了基因组编辑的后代。
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在实地参观了对鱼类进行基因组编辑的工作现场之后,我们意识到,基因组编辑技术仍然处于不断发展完善的过程之中。
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基因魔剪:改造生命的新技术 变成了1.5倍
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到了第二年,也就是2015年春天的时候,接受过基因组编辑的真鲷差不多要满一周岁了。我们再次与木下助教取得了联系。“它们真的都长得很大了哦!整个背部都鼓起来了。”就算隔着电话,我们也能感受到对方的兴奋之情。
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第二天,我们收到了木下助教寄来的真鲷照片。照片中,接受过基因组编辑的真鲷与普通真鲷以头部齐平的方式,上下并排横向摆放。与普通真鲷相比,它们背部附近确实厚厚地鼓起,腹部也隐约可见膨胀。
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我们再次前往位于和歌山县白滨町的近畿大学水产研究所白滨实验室。当天的工作计划是测定真鲷的体重。来到实验室,我们一眼就看到真鲷们正精神十足地游来游去,当时的鱼仔已经长得相当大了。
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经过上次的操作,真鲷体内都已被埋入了标签。根据这些标签,并结合之前取自尾鳍的基因组数据,研究者们可以区分出接受了基因组编辑的真鲷与普通的真鲷,然后再对比两者的体长、厚度及体重,并拍照留存。接受了基因组编辑的真鲷,其“肥胖程度”将会提高。
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和上次一样,研究员先把真鲷倒入加了麻醉剂的水槽中。等麻醉剂开始发挥作用,真鲷都变得老实之后,近畿大学的家户教授就用网兜将其捕捞出来,横向放置到专门用于称量体重的工作台上,由研究员读出体重数据。
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首先测量的是并未接受基因组编辑的真鲷的体重。“302.5”“347.0”……貌似300克出头就是这个阶段的真鲷的标准重量了。接下来是经过了基因组编辑的真鲷:“364.9”“388.1”“450.6”“527.6”……
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它们确实都比普通真鲷要重。读取数据的学生也时不时发出“哇”“厉害了”的惊呼。当被问及“是否预测到了这种程度的结果”之时,对方回答道:“没有啊,虽然从外观来看确实变大了,但我们完全没想到差距能大到这种程度,有点儿惊讶呢。”现场的所有人都很兴奋。
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