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基因魔剪：改造生命的新技术 基因重组与基因组编辑
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听到可以操纵基因的技术，大家脑海中最先浮现的一定是基因重组吧。根据日本厚生劳动省下发的宣传手册中的定义，所谓基因重组，指的是“从生物细胞中提取具备有用性状的基因，组合到植物等生物的细胞基因中去，令其获得新的性状”。简而言之，基因重组是一种能“插入”跨越生物种属的新基因的技术。它出现于20世纪70年代，在发展中逐步应用于实践，取得了诸多成果。
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以前，治疗糖尿病的药物胰岛素只能从猪等动物的心脏内提取，在采用了基因重组技术之后，才实现了大规模生产。将人胰岛素的基因组合到大肠杆菌或酵母的基因中，然后进行培养，就能大规模制造出人胰岛素。这为糖尿病的治疗做出了巨大贡献。
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基因重组也被应用于某些植物的品种改良领域。大家应该都听说过具备除草剂抗药性的大豆，以及对害虫有抵抗力的玉米。除了利用病毒和细菌之外，也有其他的基因插入方法，比如对于动物，最常用的就是将基因直接注入受精卵中。鱼类中也已经诞生了基因重组的品种，其应用实例正不断增加。在第一章中已有提及，2015年美国食品药品监督管理局批准了通过基因重组的方式促进成长激素分泌，从而实现快速生长的大西洋鲑鱼（Salmo salar）的食用养殖与贩卖。
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在日本国内，广为人知的基因重组植物是蓝玫瑰。接下来就以此为例，对基因重组和基因组编辑的区别进行说明。
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蓝玫瑰在自然界中原本并不存在。三得利株式会社的研究小组于2004年宣布其使用基因重组技术开发蓝玫瑰，并获得了成功。他们将玫瑰的基因与三色堇生成蓝色素的基因进行融合，制造出了蓝色的玫瑰。但从开始到成功，他们花费了14年时间。据悉，在开发过程中研究人员遇到了各种难题，比如该选择什么基因，该在哪个位置插入。不过，还是让我们先把注意力放在基因之间的融合到底有多困难这一点上吧。
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如果把一连串的基因当作排成一列的积木，那么我们首先得搞清楚，蓝色的基因该插到哪里。在操作基因重组技术时，想要往细胞中插入代表蓝色基因的蓝色积木，很可能受到成列的积木排斥而插不进去，也可能无法瞄准插入点，插到了错误的地方，甚至多插了好几个。整个过程不可控，只能大量重复蓝色基因的插入操作，经过几千、几万次的尝试，从中挑选出恰巧符合预期的插入结果。也就是说，基因重组仍然依赖于偶然性，必须耗费漫长的时间和大量的劳动，并非人人都能做到。
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■基因组编辑与基因重组技术对比
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而能让这个过程精准完成的技术，就是基因组编辑。采用基因组编辑，可以把基因正确地插入所瞄准的位点。同样以积木为例对这个过程进行说明。首先，切开基因所瞄准的位点，使其丧失功能；此时，被切开的位点就出现了一个间隙，可以趁机将蓝色基因插进去；被切断的基因会尝试进行修复，从而与蓝色基因融合到一起。结果就是蓝色基因成功实现了插入。
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第一章中介绍过的真鲷以及本章所介绍的白色青蛙，都只经历了特定基因被敲除（knock‐out）的过程，而上文中的案例还能引入（knock‐in）新的基因。对基因进行剪切粘贴，这项技术确实是名副其实的对基因进行“编辑”的技术。
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基因魔剪：改造生命的新技术 如何“对单一基因进行操作”
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在此之前，也曾有过唯一一项能够针对靶点基因进行操作，并获得普及的技术诞生，即获得了2007年诺贝尔生理学或医学奖的“基因敲除小鼠”。
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为了研究某个基因的功能，需要先将其破坏掉，也就是进行所谓的基因敲除，观察会发生什么现象。一直以来，我们利用这种方法解析出了很多基因的功能，建立了超过500种病症的小鼠模型。然而，这项技术同样存在一大难题：培养“基因敲除小鼠”，是一项需要耗费相当多的时间与精力的困难工作，熟练的研究人员也要花半年到一年左右时间才能完成。而且就算顺利培养出了“基因敲除小鼠”，也有可能什么变化都没能观察到。大学研究生院的硕士生或博士生课程时间通常为两到三年，只勉强够培养出一只“基因敲除小鼠”，写完论文。
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而且，想要培养“基因敲除小鼠”，还存在另一项极大的制约——必须借助一种特殊的细胞——胚胎干细胞。胚胎干细胞只有在受精卵刚开始发育时的某段非常特殊的时期才能提取到，而且只有少数动物——比如大鼠和小鼠，才能生成。
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即便如此，依然有许多人在使用这项技术。为本书的撰写做出了巨大贡献的京都大学iPS细胞研究所的山中伸弥教授亦是其中一员。如序言所述，山中教授在年轻时曾为了学习基因敲除技术而远渡重洋，赴美留学，由此可见该技术的魅力之大。因为这曾是唯一能逐个考察每种基因功能的技术。
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通过基因敲除技术，我们明白了许多种基因的功能，大大提高了对基因的认识水平。然而，因为实验的难度过高，据说有不少研究生在这个领域耗费了两三年时间之后却一无所获，无法毕业。
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基因魔剪：改造生命的新技术 基因组编辑是何时出现的
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如果能准确地对基因进行操作，就能更自由地制造出“基因敲除小鼠”，甚至还能对除小鼠之外的其他生物实施基因敲除。开发基因组编辑技术的过程持续了很多年，这项技术的开发要点在于，如何才能准确地击中想要操作的基因。
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大约在20年前，出现了第一代基因组编辑技术——ZFN（锌指核酸酶，Zinc Finger Nuclease）。
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