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我们的希望“锌指”技术

更新时间:2023-01-04 03:40:01 点击: 来源:yutu

通过一组幻灯片,艾维特公司的首席执行官珀里波尔(JeromePeribere)向客户们展示了他的基因工程:从理论上讲,只需调整一个基因,就能把浆果大小的野生番茄的后代培育成一株结满正常番茄的植物。还有如果不是因为有那么一打基因在活跃变动,那用作饲料的墨西哥玉蜀桼恐怕永远都不会进化成我们今天饭桌上吃的甜玉米。

这些现象都不足为奇,因为近10年来,传统的生物工程研究已经让食品科学家们了解了这些个体之间的差异。真正让参观者们吃惊的是珀里波尔接下来演示的几组幻灯片:通过将海甘蓝等不宜食用的油料作物转化成可食用的农作物,整个世界的饥饿问题将得到极大的缓解,还有味道四季如常的番茄,以及不再畏惧严酷干旱的农作物。这些特点可以被嵌入各种作物的新品种中,并且其精准性和*度远超过目前基因工程中所用到的那些手段。

艾维特公司目前正在向市场推广的这种技术与“锌指”(zinc finger)有关,它利用一种自然变异的蛋白质来对细胞核进行修改,就像编辑手中的修正笔一样。锌指之所以得名,是因为其中含有锌原子,并且形状类似人的食指。它可以开启、关闭或调整某种基因,也可以将基因全部删去,或是添加新的基因材料。现年54岁的珀里波尔表示:“在生物科技领域内,这*是项具有颠覆意义的技术”。

2005年10月,在艾维特公司总裁Va n.DerMeyde先生的主导下与美国加州里奇蒙德(Richmond)的山加莫生物科技公司(Sangamo BioSciences)签订了一项排他性研究协议。山加莫公司控制着与锌指有关的大部分知识产权,它正在研制针对10种疾病和两项临床试验的多种药物,其中几种与治疗糖尿病神经障碍有关。该公司还把技术授权给了化学品制造商西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich),后者利用它来开发新型的研究试剂。安进公司(Amgen)和基因泰克公司(Genentech)也在使用山加莫的锌指蛋白质来提高它们的产量。

“我们可以锁定和控制任何有机体中任何细胞的基因,”山加莫公司的创始人兼首席执行官兰菲尔(EdwardLanphier)不无自豪地说,“这是一项非常强大的科学技术。”

艾维特在今年10月之前很可能会与山加莫签订一项排他性商业授权协议,在销售利用锌指蛋白质开发的产品时向该公司支付专利费,截止目前为止,艾维特已经向山加莫支付5000万美金,其中包括800万美金的产权投资。不过,这项合作的*批成果至少也要等到3年后才能看到。虽然艾维特对它的计划遮遮掩掩,但珀里波尔的言语间还是透露了一些情况。

高精度基因改造技术的使用绝非偶然。生物科学家近年来一直在发掘植物的基因信息。2005年,水稻的基因组被完整绘出。2008年2月,玉米粗略的DNA结构也已发布。艾维特公司和山加莫公司的锌指就能直接瞄准那些对食物和生物燃料的供应失调问题起着重要控制作用的基因位置。“我们正处在植物生物技术的石器时代,”珀里波尔说,“25年之后,我们再回过头来看看目前从事的工作,肯定会觉得它们原始得可笑。”

由于锌指的推动,一些转基因食品也许能更快地获得市场准入证。在欧盟和环保主义者斗士的攻击之下,孟山都的转基因种子一度被逼入死角。但在全球谷物的旺盛需求刺激下,孟山都*终获准进入全球各大市场。人们抨击孟山都技术的主要原因,是因为它引入了异质基因,而珀里波尔表示,使用锌指来删除基因材料时,要借助一种名为锌指核酸酶的物质,这种物质在植物体内只会存在几天。去年12月份,珀里波尔向艾维特的科研人员表示:“我们认为,既然你没有引入任何将会残存在植物体内的物质,那么(监管部门)就不应将其视为转基因食品。”

转基因作物的坚决反对者国际绿色和平组织(GreenpeaceInternational)就对锌指育种技术持欢迎态度。另一个反转基因组织“欧洲地球之友”(Friends of the Earth Europe)则声称,山加莫的锌指技术很可能成为生物育种的风向标。

近几十年来,生物学家使用过各种强力的基因工程方法来制造既能杀虫又不畏除草剂的生物科技种子。一种常见的办法是,将基因材料涂在微小的金粒子上,然后使用压力枪把它们射入植物的细胞核内。在这种方法的作用下DNA会变成什么样,只能看运气了。也许粒子会击中某个关键的基因,从而破坏植物的生长。

锌指的出现为这一方法带来了极高的精准性。每个锌指大约有30个氨基酸那么长,指端部位在某些情况下会出现变化。通过对这一可变部位进行处理,山加莫的科学家已经根据特定基因的DAN的特定片段,分别定制出了1万种锌指,它们可以搜索和识别相应的DAN片段,并与之进行结合。科学家们还为锌指绑定了含有对应基因指令的蛋白质,这些指令包括:开启、关闭、激活、压制。锌指相当于一个自动瞄准装置,而绑定的蛋白质则像是射出的炸弹。

为了添加或删除基因,山加莫的科学家们在锌指上绑定了可以打入DAN特定位置的核酸酶。DAN破损之后,细胞会自动进行修复,锌指的核酸酶就是利用这种修复机制来删除某个指定的基因或添入新的基因。“这就像Word文件里的剪切复制功能一样,你可以将基因准确地放到你想要的任何地方。”山加莫公司的研发副总裁格里高利(PhilipGregory)解释道。

在与山加莫签订研究协议前,艾维特的育种家曾对其他已被广泛研究过的基因改造技术进行过评估。但他们认为这些技术的实力比不上锌指。反义(antisense)和RNA干涉(RNA—interference)是其中较为知名的两项技术,孟山都正是用后者来压制或关闭基因,但是这项技术却不能实现基因的开启和激活。“我们要的是一种无所不能的技术。”珀里波尔说。

锌指技术不仅为我们带来更加高产的农作物、更为有效的生物燃料,甚至还有攻克疑难杂症的救命良药。不过想要实现这一切,还需要等上好几年的时间。在生物育种领域证明自己,才是艾维特公司眼下的当务之急。