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光明网@基因是所有生命的底层逻辑

『河南龙网摘要_光明网@基因是所有生命的底层逻辑』《基因启发录》,仇子龙著,浙江人平易近出版社出版。仇子龙...




光明网@基因是所有生命的底层逻辑
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《基因启示录》 , 仇子龙著 , 浙江人民出版社出版 。
仇子龙
如果把所有的病毒列出来 , 人类发展史看上去就是一部与传染病做斗争的历史 。 这些直径约10-300纳米之间的微生物 , 在人类不经意间就可以完成一次入侵 。 我们人类大部分的疾病都是由先天或后天的基因突变引起的 , 比如胎儿出生缺陷、遗传代谢性疾病、各类癌症等 , 每个人身上的基因都是不完美的 , 每一个人都可能因为基因缺陷而患病 。 任何一个生物体都是由基因构成的 , 基因是所有生命的底层逻辑 。 在生命科学蓬勃发展的21世纪 , 基因科学应该成为每个人的常识 。
在与病毒的斗争过程中 , 科学家们学到了什么?
第一 , 利用细菌的免疫系统 。 2012年 , 科学家发现细菌用来对抗噬菌体的免疫系统很厉害 。 有4位科学家把细菌的这套基因武器成功地改造成了基因编辑系统 , 可以用来改变基因 , 改变DNA序列 。 这套基因编辑系统非常强大 , 可以修改动植物的基因 , 最终我们也可以用基因编辑的方法来修改基因缺陷 , 还可以为人类治病 。
第二 , 利用病毒来造福人类 。 病毒始终是人类健康的大敌 , 那么有没有可能化敌为友 , 让病毒为我所用呢?病毒是一类能对人体细胞及其它动物细胞进行有效感染的微生物 , 病毒的本领是把自己的基因高效地放到宿主细胞里去 。 所以 , 病毒目前已经被科学家们改造成为进行基因治疗的主要递送工具 。 比如 , 有一些人患有因先天性基因缺陷引发的遗传病 , 包括眼睛、血液、免疫细胞都有基因缺陷 。 科学家们就利用病毒的特点 , 改造病毒的基因组 , 不让病毒自己复制 , 把坏的基因都删掉 , 把好的基因装进去 , 然后用病毒作为载体 , 就像一辆小货车一样 , 拉着正常的基因送到病人体内来给人治病 。 从2016年到2019年 , 用改造过的这种无害病毒作为载体的基因药物 , 已经被用于治病 , 有很多基因治疗的药物已经上市了 。
人类如何利用基因改造生命 , 治愈“不治之症”?
100年前 , 人类社会的最大威胁是细菌和病毒引起的传染性疾病 , 在找到抗生素、发明疫苗以后 , 相应的疾病已经完全被控制住 。 现在 , 因基因缺陷导致的疾病成了人类最大的威胁 。 在后信息时代的物质丰裕之时 , 人类社会前进的最大限制就是基因 。 因此 , 科学家们正在操纵基因 , 主动改造生命 。 人类对基因的改造有两个主战场:
第一个主战场是通过操纵基因 , 增强生产力 。 基因操纵技术已经成了人类社会的重要技术力量之一 , 又被称作基因工程 。 基因工程有两个主要的应用场景 , 一个是让其他生物为我们生产蛋白质药物 , 另一个是改变动植物的性状 , 为人类生产更多、更好的食物 。
基因工程在疾病治疗方面经过了两个时期 。 基因工程1.0时代 , 科学家运用重组DNA技术把基因转移给微生物 , 为人类生产蛋白质药物 , 比如胰岛素 。 基因工程1.0还不至于影响人类社会走向 。 基因工程2.0时代 , 科学家把人体免疫系统的一系列基因转移到小鼠身上 , 让小鼠生产人类抗体 , 进而为人类的疾病治疗带来了革命性的影响 。 基因工程2.0能利用动物生产对人体非常重要的抗体 , 这是与人类性命密切相关的新一代蛋白质药物 。
什么是抗体?抗体是免疫系统用来对抗外来病原体的蛋白质 。 每当病毒、黏性末端细菌入侵人体 , 我们的免疫系统就会记住这些入侵者 , 然后产生抗体 。 抗体需要有抗原的刺激才会产生 。 抗原和抗体之间的厮杀在人的一生中会发生许多次 。
抗体药物在人类药物史上处于什么地位?在蛋白质药物和抗体药物出现之前 , 药物一直是用化学方法合成的 , 而掌握了基因工程技术之后 , 我们可以成功生产蛋白质药物 , 还可以用免疫系统的精确制导导弹——抗体来作为药物 。 抗体药物现在仍未普及 。 基因工程的革命才刚刚开始 , 它的未来与每个人息息相关 , 是人类社会继续向前发展的又一巨大推动力 。
操纵基因的第二个主战场是治愈疾病 。 人类大部分的疾病都是由先天或后天的基因突变引起的 。 我们希望操纵基因的一个重要原因 , 就是修复自身的基因缺陷 , 保持健康 。
几百年前 , 医学界发现很多疾病是由上一代遗传给下一代的 , 因此将这些疾病归类为遗传疾病 。 自从发现了基因以后 , 人们知道了遗传疾病的病因就是基因缺陷 。 科学研究发现 , 基因缺陷导致的疾病可以分为两类 , 一类是由于先天基因突变导致的遗传病 , 另一类是由于后天基因突变导致的疾病 。 目前的基因检测手段绝大部分都用来检测先天的基因突变 。 对于先天基因突变导致的遗传病 , 我们可以通过全基因组测序来发现患者遗传的基因突变;对于后天基因突变导致的癌症 , 我们需要通过最新的检测手段 , 如检测血液里的DNA碎片中具有的基因突变 , 帮助患者对症下药 。
【光明网@基因是所有生命的底层逻辑】(作者为中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员)

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