现在的基因技术到底发展到什么层次了？
2024-11-19 阅读 67
更新于 2024年11月22日
和精子和卵细胞的甲基化水平相比，胚胎中DNA的甲基化水平会大大下降，出现了全基因组范围内的大规模DNA甲基化擦除。而在子代后续的发育过程中，随着环境条件的变化，DNA甲基化水平再次升高，出现“（亲本）DNA甲基化擦除 ——（子代）DNA甲基化重建”的过程。而最近在这项针对斑马鱼的研究中，研究人员通过低覆盖率全基因组亚硫酸盐测序的方法对斑马鱼种系发育过程中的DNA甲基化水平进行了分析，结果发现，种系发育的过程中，斑马鱼并不会像哺乳动物一样，经历全基因组的DNA甲基化的删除。斑马鱼的DNA甲基化事件能够遗传给下一代，甚至后面的几代。
也就是说，在鱼类（至少是斑马鱼）中，似乎可以通过传递DNA甲基化来把记忆传递给后代，这可能能够帮助斑马鱼更好的适应环境的变化。
然后清华大学一个课题组的研究又是这么说的：基于上述研究结果，研究人员提出一个模型来解释哺乳动物和其他的脊椎动物为什么采用了不同的DNA甲基化重编程模式。哺乳动物和非哺乳动物可能都是通过改变DNA甲基化水平去除亲本记忆。哺乳动物通过大规模擦除基因组DNA甲基化去除亲本记忆，而斑马鱼等非哺乳动物则通过甲基化增强子区域来去除亲本记忆，最终都达到了重置发育时钟的目的。这项工作不仅回答了斑马鱼早期胚胎发育中DNA甲基化的调控作用，同时加深了我们对于细胞重编程以及全能性获取的理解。
一个说斑马鱼完美保留亲本记忆，一个说斑马鱼去除亲本记忆[发呆]魔幻的生物基因学，该相信谁呢？[白眼]
基因技术不仅仅包括基因编辑技术，还涵盖了许多其他领域，如基因克隆、基因测序、基因调控、基因传递等。
但是前些年炒得最热门的是基因克隆，近些年就是基因编辑技术。
就简单介绍一下基因编辑技术：
基因编辑技术是一种能够精确修改生物体DNA序列的先进生物技术，通过引入、删除或替换特定的DNA片段，来改变生物体的遗传特性。
CRISPR-Cas9近些年来，随着CRISPR-Cas9等高效基因编辑工具的发展，基因编辑技术在医学领域展现出了巨大的潜力和应用价值。
1、第一代：锌指核酸酶（ZFNs）
锌指核酸酶（ZFNs）的构建是通过将Cys2-His2锌指蛋白与FokI核酸内切酶的催化结构域相融合实现的。ZFN的DNA识别域通常由3到4个串联的锌指蛋白组成，每个锌指蛋白能够特异性地识别并结合一个三联体碱基序列。
当这些锌指蛋白精确地定位到目标DNA序列上时，相连的FokI核酸内切酶就能在该位点产生双链断裂。与传统的基因打靶技术相比，ZFNs显著提高了编辑效率。但是呢设计和合成锌指蛋白的过程复杂且成本高昂，使得其应用受到一定限制。
2、第二代：转录激活因子样效应物核酸酶（TALENs）
转录激活因子样效应物核酸酶（TALENs）与锌指核酸酶（ZFNs）在原理上非常相似，都需要融合FokI核酸内切酶的催化结构域来实现对DNA的切割。但是，TALENs利用TAL效应模块来识别DNA序列中的单个碱基，这与ZFNs识别三个连续碱基的方式形成了鲜明对比。
因此，TALENs提供了更高的灵活性和精确度，在设计和编辑DNA序列时具有更大的优势。相较于ZFNs，TALENs不仅更容易获得且成本更低，还表现出较低的细胞毒性，这些特点使其自问世以来迅速获得了广泛的应用。
转录激活因子样效应物核酸酶3、第三代：CRISPR-Cas系统
2020年诺贝尔化学奖授予了CRISPR-Cas9技术的开发者，以表彰这一革命性基因编辑工具对科学界的巨大贡献。
CRISPR-Cas9通过设计特异性的向导RNA（gRNA）序列，并将其与Cas9核酸酶结合，精准定位到目标DNA位点进行切割。
这项技术以其操作简便、成本低廉和高度可编程的特点，极大地提升了基因编辑的效率和准确性。随着CRISPR-Cas系统的发展，研究人员进一步创新，开发出了碱基编辑器，这类工具能够在不依赖同源重组模板的情况下直接修改DNA上的单个碱基。
CRISPR-Cas9技术最新的基因编辑技术突破：
1、碱基编辑器（Base Editors）
碱基编辑器（Base Editors）是一类CRISPR-based的基因编辑工具，能够在一个特定的基因位点上进行单碱基的转换。
最初的两种碱基编辑器分别是胞嘧啶碱基编辑器（CBEs）和腺嘌呤碱基编辑器（ABEs），分别实现C-to-T和其他碱基的转换。通过不断的优化，科学家们开发了变压器碱基编辑器（Transformer Base Editor, tBE）系统，进一步降低了脱靶编辑的风险，增强了编辑精度。
2、先导编辑（Prime Editing）
先导编辑（Prime Editing）技术由哈佛大学的David R. Liu团队开发，被认为是超越传统CRISPR技术的一次飞跃。
先导编辑通过融合一个特别设计的导向RNA（pegRNA）和逆转录酶，能够在不依赖双链断裂的情况下进行精确的基因编辑。这种技术允许任何碱基的替换，定点插入或删除长达数十个碱基对的DNA片段，大大扩展了基因编辑的可能性。
3、R2逆转座子技术
中国科学院动物研究所李伟与周琪团队开发了一种使用RNA供体进行大片段基因精准写入的R2逆转座子工具。
这项技术能够在多种哺乳动物细胞系和原代细胞中实现超过1.5kb的大片段基因的高效精准整合，最高效率超过60%。
这种技术的成功标志着基因编辑技术在安全性、可递送性和精准性方面的重大突破，为新型基因疗法的发展奠定了坚实的基础。
基因编辑技术的实际应用有很多，比如基因治疗、动物模型构建、农业育种等等。
当然了这种技术目前面临最大的舆论不是技术本身，而是伦理和安全问题。
只能编辑基因，但是编辑结果（基因表达效果）却不确定。
至少去到了基因信息编辑技术。它是一种强大的工具，它能够精准地对生物体原本已有的基因库信息的某些基因排序进行修改、插入或删除，从而使某些生物在物种隔离的限制内产生新的状态（但物种仍然不变）。
在生物物种已存在的丰富的基因信息库里进行处理，以前只能是育种，现在却可以设计了。
大自然的野生香蕉，在自然环境中，不管进化多少年，都是少肉、多籽、难吃的。而我们今天吃的香蕉却是多肉、少籽、好吃的，这是自然选择的结果吗？不！了解培种史的人都知道，这都是人类智能作用下，以原始物种为基础进行了智能选种培育的结果。
其实，与香蕉类似，我们吃到的很多果蔬粮食，都不是大自然进化出来的。如小麦，水稻，玉米，西瓜，辣椒，橘子等，包括转基因食品、杂交水稻等。除了植物，还有大量的动物，如各种家犬、家猪、宠物狗、宠物猫等。
这些原物种的新状态的是自然选择出来的吗？不！分子生物学告诉我们，这些所谓的新状态其实并不是新的，只是隐藏在原物种的基因库里还没表现出来而已，经过人类的努力让它们表现出来而已，但它们其实早已在原物种的基因库信息里了——与“自然选择的进化”没有任何关系。
原来，在没有人类培养的环境选择压力下，这些基因信息已经有了。所有的这些新品种只不过是对早已存在于原物种的DAN信息的人工选择、修改、剪辑而已。
如，对于家犬产生的时间，不管基因学家和人类学家如何争论，他们却一致的认为大约是在一万年以内。对进化论而言，这点时间产生如此重大的进化实在是太短了。这进一步证明，如我们现在所见到的香蕉、家犬等许多新品种都是对原物种早已存在的DNA信息进行了人工智能加工的结果，它们是新创造出来的。是“智能设计论”，不是自然随机选择的。
那么，原始物种丰富的基因库信息是怎么产生的呢？留给悟性逻辑好的人去寻找答案吧。这里可以确定的是，人类的选种培育或基因编辑都是在物种已有的基因信息上进行的第二次的创作。
没有原始的基因信息库为基础，生物演化就是一句空话，自然选择在没有选项的情况下是没用的。
目前的农业领域，基因编辑技术已经被用于改良农作物的性状，如提高产量、增强抗病虫害能力等。
在医学领域，它也为治疗遗传疾病带来了新的希望。
转载：
家犬的DNA可以追溯到一对灰狼身上。这一发现蕴藏着奇妙的涵义。
第一，这意味着，品种百变的犬只的DNA在它们驯化成现代犬之前已经存在于灰狼祖先的身上了。因此，在庞大的犬族中——从吉娃娃犬到大丹犬，从达尔马西亚犬到腊肠犬——与“进化”没有任何关系。所有的这些品种只不过是对早已存在于灰狼身上的DAN信息的人工选择。人类所作的就是在预备好的现成的基因库存里去创造各种狗（很短的时间内），新的狗的品种只适应于在人类的家庭里生活，一旦放到野外，就无法生存，因为这些基因本来就不是为了适应自然环境而预备的。
第二，这说明，有关生物出现的时间框架是多么的不可靠。对于家犬产生的时间，基因学家和人类学家还在持续的争论中，但是他们都认为大约在一万年以内。对进化论而言，这点时间产生重大的进化实在太短了。这更进一步证明，家犬是对早已存在的DNA信息人工选择的结果，它们是新创造出来的。
