实验室大量运用
每一个天然的锌指结构可以识别DNA上的三个通讯位点,而科学家通过把3到4个锌指结构结合起来,就可以制造出与特殊位点匹配的人工锌指结构,从而让锌指结构与靶向DNA结合,在锌指结构指区识别的位点发挥对基因打开和关闭的作用。锌指结构与指区匹配的两个位点切割DNA(图2),然后将新基因的DNA插入到细胞,把新的基因导入到切割的DNA片段上(图3)。大多数基因疗法的技术都是让病毒携带新的基因进入到细胞内,但是并不能直接把病毒导入到特定位点的基因内,而锌指技术可以成功解决这一难题。
图2 锌指结构对DNA进行识别
图3 锌指结构对DNA切割并导入新的DNA片段
锌指结构也可以用于“性状复合”,把几个优良基因整合到同一位点,这样就可以避免对植物做遗传学改变所需付出的沉重调控代价,问题是首先必须经过试验来证明每个修饰位点的安全性。因此,锌指技术虽已发现多年,但是由于设计锌指结构的困难和防止在错误的地方切割基因,目前仅在实验室里面大量运用,而支持者期望能够得以更广泛的运用。
基于锌指结构的优势,其在治疗艾滋病方面的运用也被寄予希望。HIV病毒进入人体细胞后将接管细胞的所有功能,从而对人体的正常机能造成影响和破坏。但是在病毒进入细胞之前,却必须找到一个合适的载体。HIV病毒通常是附着于正常的CCR5蛋白质之上而进入人体细胞的。CCR5蛋白质主要覆盖于T细胞表面。T细胞是人体两种主要的白细胞之一,对人体的免疫力和抗感染能力等机能发挥着至关重要的作用。20世纪90年代,研究人员曾经对一组特殊的男同性恋者进行了研究。这组男同性恋者的特殊之处在于,他们同HIV检验呈阳性的男性性伴侣保持长期的性关系,却从未被感染。研究人员认为,原因在于这些特殊的男同性恋者体内发生了基因突变。基因突变使得人体细胞不再产生正常的CCR5蛋白质,HIV因此也就没有了可以进入人体细胞的载体。基于这种新的认识,科学家们试验了多种技术和方法,希望能够阻碍CCR5蛋白质的正常产生或是改变CCR5蛋白质形态使得HIV无法附于其上。这样就可以阻断HIV病毒入侵的第一步。利用锌指结构可以剥离T细胞表层的CCR5基因,对于HIV来说,没有了CCR5蛋白质的T细胞,几乎很难渗透入侵。
虽然锌指技术对解决许多困扰基因疗法领域的问题具有潜在的优势,但是也有科学家认为即使是小心谨慎的设计锌指结构,对靶位点进行剪切,也具有潜在而又严重的安全隐患。目前的锌指技术还没有达到完美的地步,生物科学公司设计的一些锌指结构有的可以“很漂亮的工作”,而另一些却不能。
另外,锌指结构能否在干细胞研究应用,许多伦理学家都认为这是一个不能够跨越的桥梁,因为改变生殖细胞系(即卵子和精子),即使是有正当的医学缘由,也会降低用于改变种类的障碍。也许现在我们的社会还没有为此做好准备。
- 2011.02.15
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