利用先进的 CRISPR 技术编辑缓步动物基因

缓步动物正在接受手术。至少它们的基因正在接受手术。日本东京大学的一个研究小组利用 CRISPR 成功编辑了缓步动物基因。这些“水熊”或“苔藓猪”是超强适应力的微型动物，对它们的基因进行更深入的观察是了解在极端条件下生存的遗传基础的一步。该研究结果发表在 6 月 13 日发表在《PLOS Genetics》杂志上的一项研究中，可能具有潜在的医学应用，尤其是对人体器官。

最终的幸存者

缓步动物有 1,300 多种，它们生活在各种各样的环境中——开花植物、潮湿的苔藓、沙子、淡水和海洋。这些无脊椎动物大部分体长约 0.002 至 0.05 英寸。

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缓步动物可以在极热、极寒、干旱，甚至在寒冷的太空真空中生存。早在 1773 年，它们就吸引了科学家们好奇的目光，因为很少有生物能承受这些极端环境。揭开它们坚韧的秘密可能会有科学应用。

这项研究的共同作者、生物学家 Takekazu Kunieda 在一份声明中表示：“要了解缓步动物的超能力，我们首先需要了解它们的基因功能方式。”

敲除编辑与敲入编辑

在这项研究中，研究团队使用了Ramazzottius varieornatus ，一种耐受性极强的缓步动物。他们使用了一种最近开发的技术，称为直接亲本 CRISPR（DIPA-CRISPR）。这种方法基于获得诺贝尔奖的 CRISPR 基因编辑技术，它就像一把基因手术刀，可以更有效地切割和修改基因。

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DIPA-CRISPR 的工作原理与常规 CRISPR 略有不同。它可以改变目标生物后代的基因组。DIPA-CRISPR 已被证明对昆虫有效，但据该团队称，这是它首次用于非昆虫生物。

“我和我的团队已经开发出一种编辑基因的方法——添加、删除或覆盖基因——就像你对计算机数据所做的那样，”Kunieda 说。“现在研究人员可以像研究果蝇或线虫等更成熟的实验室动物一样研究缓步动物的遗传特征。”

Ramazzottius varieornatus是一种全雌性缓步动物，可进行无性繁殖。与其他动物不同，几乎所有的后代都有两份相同的编辑代码。这使得这些缓步动物雌性成为 DIPA-CRISPR 的理想候选者。

“我们只需将针对特定基因进行编程的 CRISPR 工具注入父母体内，即可获得经过基因改造的后代，这被称为‘敲除’编辑，”研究合著者、千叶工业大学生物学家 Koyuki Kondo 在一份声明中表示。“我们还可以通过注射我们想要包含的额外 DNA 片段来获得基因改造的后代；这被称为‘敲入’编辑。”

敲入编辑使科学家能够精确编辑缓步动物基因组，从而控制单个基因的表达方式。

人体器官应用

缓步动物拥有一种独特的能力，能够在极度脱水的环境中存活很长时间。当它们感觉到危险时，它们会进入休眠状态，修复自身受辐射损伤的 DNA，并且还会在细胞中使用一种特殊的凝胶蛋白。

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有趣的是，这种凝胶蛋白特性可以应用于人体细胞。Kunieda 和其他缓步动物研究人员认为，未来如果能够成功地脱水和再水化整个人体器官而不发生降解，那么这是值得探索的。这可能会挽救生命，并彻底改变器官捐赠、运输和手术使用的方式。

“我知道有些人对基因编辑感到焦虑，但我们在严格控制的条件下进行了基因编辑实验，并将编辑后的生物体固定在封闭的隔间中，”Kunieda 说。“CRISPR 可以成为理解生命和帮助实现对世界产生积极影响的有用应用的绝佳工具。缓步动物不仅让我们看到了医学进步的可能性，而且它们一系列非凡的特征意味着它们有着令人难以置信的进化故事，我们希望在使用我们新的基于 DIPA-CRIPSR 的技术将它们的基因组与密切相关的生物进行比较时讲述这个故事。”