韩春雨的“基因剪刀”又复活了?

来源 :中国新闻周刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xinxi_2009
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  4月4日,美国冷泉港实验室运营的网站bioRxiv发表论文称,普渡大学的科研人员发现了一种名为NgAgo的蛋白能切割DNA(脱氧核糖核酸), 并可以提高大肠杆菌体内基因同源重组的效率。bioRxiv是免费向生物学家开放的预印本文献库,也就是说,发表在上面的文章都是尚未获得同行评议的作者原始文稿。
韩春雨。

  在基因编辑过程中,同源重组被视为细胞常用的修复手段,基因剪刀断开DNA链条的行为,会刺激同源重组的发生,如果再提供外源供体,则能完成DNA序列的交换。三个月前,华中农业大学农业微生物国家重点实验室的研究团队也在国际期刊《核酸研究》上发文,同样称NgAgo能促进几种细菌体内的基因同源重组,可视为潜在的基因编辑工具。
  NgAgo,正是两年多以前,让河北科技大学副教授韩春雨卷入巨大舆论漩涡的物质。如今,伴随着两篇新论文的发表,由韩春雨首次发现并命名的NgAgo能否作为基因编辑的新剪刀,再度成了被关注的焦点。

说NgAgo绕不开韩春雨


  2016年5月2日,《自然》杂志子刊《自然·生物技术》刊登了一篇名为《DNA引导的NgAgo蛋白可用作基因编辑工具》的文章,作者为河北科技大学韩春雨团队,这是NgAgo首次被提出。文章称,NgAgo能在向导DNA的指引下,对目标基因有效切割,可用于对人类细胞的基因编辑。
  这篇文章发表后,在种种外界因素的推动下,随即在国内引发轰动效应,某些国内专家和媒体称之为“诺奖级”的发现。同时,NgAgo被视为新的基因编辑技术,可比肩目前世界上应用最广泛的基因编辑工具CRISPR/Cas9。
  基因编辑,指人为对DNA片段进行有目的的改造,包括插入、敲除基因等操作,使其序列发生变化。基因编辑和电脑上编辑一份文档类似,只不过,其操作对象是直接影响生物体特质的终极密码——DNA。通常,基因编辑分为剪开与修复两个步骤。因此,要想进行基因编辑,首先要有把好“剪刀”。
  目前,科學家们用得最顺手的基因剪刀就是CRISPR/Cas9,其开发者是美国麻省理工学院华裔科学家张锋和加州大学伯克利分校教授詹妮弗·杜德娜等。实际上,CRISPR/Cas9最初是细菌抵御外敌的防御系统:当有病毒或外来DNA首次入侵时,CRISPR/Cas9就会剪切一段带有入侵者身份特质的DNA(核糖核酸),将其记录在案,等外敌再次来犯时,CRISPR/Cas9会依据之前记录的DNA信息,转录出一段起着向导作用的RNA,指引自己对来敌精准识别,准确打击。就是这样一套系统,被科学家们用作基因编辑的工具。
  但CRISPR/Cas9也有缺点:其剪切点一定要位于一段处于特定位置、名为PAM序列的上游,这意味着CRISPR/Cas9的工作范围并不能无死角、全覆盖。而引导其剪切的RNA还有着容易变身的特点,这同样会影响到剪切的准确度。因此,研发更可靠、更准确的新剪刀成了科学家们的目标。这一背景下,名为Argonaute(简称Ago)的蛋白家族开始相继登场。
  与CRISPR/Cas9相似,Ago蛋白同样是生物体的防御系统。最初,人们发现,真核生物体内的Ago蛋白能降解外来的RNA,进而又发现,来源于原核生物的Ago蛋白可以消灭入侵的DNA。从形态上来说,原核与真核生物的区别在于细胞核有没有核膜,原核生物是指一类细胞核无核膜包裹的原始单细胞生物,真核生物则涵盖了包括人类在内的所有动植物等生命体。
  2014年,荷兰瓦赫宁根大学教授约翰·范德欧斯特在原核生物的Ago蛋白家族中,发现一种名为TtAgo的蛋白能与具有向导作用的DNA结合,在65°C条件下,切割目的DNA。但显然,高温限制了其发挥更大作用的潜力。
  业界一度认为,韩春雨的研究突破性地解决了这一弊端。通过对比筛选,他发现另一种来源于格氏嗜盐碱杆菌的Ago蛋白,并将其命名为NgAgo。通过实验证实,这种蛋白能在37°C常温下,结合向导DNA,实现基因编辑。这意味着NgAgo在人类疾病治疗、生物制药等领域将有广阔的应用前景。而相比CRISPR/Cas9,NgAgo还有着不特定依赖于PAM序列、以DNA 为向导不易失效和脱靶、容错率低、效率高等一系列优点。
  2016年5月8日,新媒体平台“知识分子”,以《韩春雨:“一鸣惊人”的中国科学家发明世界一流新技术》为题,报道了韩春雨其人与他的研究。“知识分子”在这篇注明为“特稿”的文章前加了一段编者按,其中写道:“令国人激动的是,韩春雨在河北科技大学条件不好、经费缺乏、人员很少的情况下做出的研究,优于世界一流的麻省理工、哈佛、斯坦福。《知识分子》主编、北京大学教授饶毅将韩春雨推介给编辑部,在此我们特别刊出专访,以飨读者。”
  此后,国内媒体蜂拥而上,对韩春雨的研究成果进行报道。韩春雨先后被评为河北省科协副主席、河北省最美教师、国家“中青年科技创新领军人才”候选人、“长江学者奖励计划”候选人、2016年度高校享受政府特殊津贴人员等。2016年8月,河北省发改委还批复并“原则同意”了估算总额达2.24亿元的河北科技大学基因编辑技术研究中心的工程建设项目。
  质疑声与赞誉几乎同时而至。在其论文发表后不到20天,现任美国普林斯顿大学分子生物学系教授、当时在清华大学任教的结构生物学家颜宁在微博上首次提出韩春雨论文结果的可重复性存在问题。
  此后,类似质疑在未名空间、知乎、百度贴吧等论坛上出现。至2016年9月,饶毅与中科院院士邵峰联名致信河北科技大学校长,称“宜谨慎对待韩春雨及其研究成果”,并建议成立专家委员会,核实韩春雨研究成果。当年10月,北大生科院教授魏文胜等13名国内生物学家联名在媒体上公开发声,表示无法重复该实验结果,希望韩春雨公开所有原始数据,呼吁学校及相关方介入调查。   2016年11月,《自然·生物技术》编辑部表示,正在调查该论文。之后,韩春雨给《自然·生物技术》编辑部补充了相关实验数据。
  2017年1月,国家知识产权局撤回了韩春雨团队以Ago为核心的基因编辑技术专利。据介绍,目前,该团队以国际专利形式重新提交申请,并处于公开状态。同年8月,由于一直没有重复出实验结果,韩春雨团队撤回论文。《自然·生物技术》编辑部发表了《是该数据说话的时候了》的社论称,“我们现在确信韩春雨的撤稿决定是维护已发表科研记录完整性的最好做法。”
  之后,韩春雨团队继续寻找论文结果不能重复的原因。时隔一年后,河北科技大学发文称,韩春雨团队不存在主观造假。但依据有关规定,取消韩春雨所获得的荣誉称号,终止韩春雨团队承担的科研项目并收回科研经费。韩春雨团队回应说,实验设计存在缺陷、研究过程存在着不严谨的问题。

两项新发现与基因剪刀的未来


  虽然“韩春雨事件”告一段落,但由他首先提出的NgAgo能否作为基因编辑工具仍无定论。
  早在2016年11月,南通大学神经再生重点实验室副教授刘东与复旦大学生命科学学院研究员王永明在《自然》杂志子刊《细胞研究》上发表了国内第二篇关于NgAgo的文章。文章称,用NgAgo可以“敲低”斑马鱼基因,导致其眼部发育缺陷。但由于“敲低”只是使基因表达降低,并没有改变基因序列,因此,谈不上“编辑”。而由于研究对象不同,刘东等人称,其研究也“不能对此前韩春雨的结论证实或证伪”。
  相比之下,最近发表的两项关于NgAgo的新研究似乎带给人们更多希望。
  在美国普渡大学的研究中,NgAgo首先被证实在体外实验中具有切割DNA的能力。更进一步,研究人员发现,NgAgo上两个名为PIWI和RepA的部位都能独立切割DNA。但与韩春雨结论不同的是,在普渡大学开展的体外实验中,NgAgo切割时,并没有和本该配对的向导DNA结合。负责这项研究的普渡大学农业与生物工程助理教授凯文·所罗门在接受《中国新闻周刊》采访时推测说,这有可能是NgAgo事先已结合了DNA在复制过程产生的其他碎片DNA片段,充当向导。
  而在大肠杆菌的体内实验中,NgAgo被证明能结合向导DNA,并依靠其切割能力,提升大肠杆菌同源重组的效率。今年1月,华中农业大学的研究同样证明:在巴氏杆菌和大肠杆菌体内,NgAgo能提升基因同源重组的效率。但与普渡大学和韩春雨的研究不同,该论文作者华中农大动物科学技术学院、农业微生物国家重点实验室教授张安定、金梅林等人观察到,NgAgo对同源重组的促进,是通过NgAgo的PIWI部位与一种助力同源重组的酶RecA的相互作用。“当然,我们不排除它两种原理都在起作用。”张安定在接受《中国新闻周刊》采访时说。
  但需要注意的是,无论是华中农大还是普渡大学的研究,目前都聚焦的是NgAgo在原核生物中的切割作用。“我们并没有打算重复韩春雨论文中的研究结论,也就是在哺乳动物细胞中进行基因编辑。”所罗门说,“现在说NgAgo能否适用于人类细胞基因编辑为时尚早,我们能够说的是,这是又一个能提升细菌中基因编辑的工具,对生物燃料的生产、制药等方面能发挥作用。”
  事实上,在韩春雨论文结果发表之初,国内也曾一度掀起跟风研究热潮。据某不愿具名的业内人士称,国内六七家在这一领域较有实力的科研机构此前都对NgAgo很感兴趣。但在韩春雨论文被热烈追捧又遭到强烈质疑后,这些研究者又逐渐退出,基本不再涉足该研究领域。相比之下,在世界范围内,对于NgAgo乃至更大范围的Ago蛋白家族的研究,仍进展不断。
  今年2月,加州理工学院生物工程系教授阿列克谢·阿拉温在bioRxiv上發表论文称,源于丁酸梭菌的CbAgo具有高活性,可用于在中等温度下切割单链和双链DNA。阿拉温进一步表示,在37℃条件下,CbAgo可能在真核细胞中具有活性。前文提到的荷兰瓦赫宁根大学教授范德欧斯特近期也在bioRxiv发表了类似的研究成果。不过,他对《中国新闻周刊》回复称,“迄今为止,我们还没有用CbAgo进行人类细胞基因组的编辑,如果应用,还需要更多的优化”。
  国内某权威科研院所一名长期研究Ago蛋白家族的研究人员称,当初,韩春雨的研究只是该领域众多科研成果中的一项,即使文章结论成立,也并无特别值得关注之处。他的研究之所以引发轰动效应,主要是媒体的炒作。在她看来,眼下,Ago蛋白用作基因编辑工具还不太合适,“就像拿一把非常钝的刀子去切肉一样”,“但不排除以后大家想到什么样的办法对蛋白进行一个非常大的改造,或者两三个蛋白一起作用,研究人员应该想一些更加有用的办法。一旦基础研究有了突破,应用上的突破也会很快跟上。那么究竟突破在哪里?我觉得还得给大家更多时间。”
  前述不愿具名的业内人士则表示,从目前国内外最新的研究成果来看,NgAgo有其科研价值,“显现出来很多的效果都是值得我们去研究的”。他认为,相较国外的持续跟进,如果国内因为韩春雨当年被“捧杀”而不再关注这一研究,将在这一领域处于落后被动的地位。
其他文献
自1978年改革开放以来,中国累计已有8亿多贫困人口脱贫,作为全球减贫经验最丰富的国家,“中国经验”究竟是什么?  操作这个选题时,我面对的最大挑战是,如何解构出中国这套扶贫机制。  作为政府主导式扶贫的典范,中国扶贫是一套精密且复杂的系统性工程,这套扶贫机制包含多个子系统,系统与系统之间又相互关联。  然而,精确扶贫战略的实施,难点在于如何建立贫困的精确识别机制。从贫困户的筛选和定位,到贫困标准
去 金山湖,并不知会遇上什么。倏忽世 代,流俗的景致此生彼长,大凡落个千景一面,呆板而不会述说。  从长江路入口处一脚踏进,正是非昼与非夜之间的黄昏,人少音希。没有风,湖面如天空之镜,一轮落日在水面投射下火焰般的倒影,金山寺在对面的天光里静默。  岸边,蹲着几个年轻人,把淘上来的螺蛳堆放在临水石阶上,用手掌按着反复搓磨,这和搓衣板的原理一样吧,壳上的青苔和寄生物清除得更为干净。他们高高挽起裤脚,卷
科員张三为了提副科长的事,跟科長李四吵了一架。两个月后,为了评优的事,张三又跟李四吵了起来。半年后的一天,张三带着卡悄悄地敲开了李四家的门。从此,张三经常在家里喝着小酒,自言自语道:“态度对了,幸福就自然来了。”
巴黎当地12月12日晚间8时许,来自195个国家的谈判代表在经历了数个日夜谈判协商后,摒小异,求大同,终于达成了一项人类应对气候变化具有全球共识的《巴黎协定》。当法国外交部长、巴黎气候变化大会主席法比尤斯几度哽咽宣布协定通过,并将那绿色的小锤敲下以示一锤定音之时,会场内外沸腾了。  会场内是各国代表们持续持续近三分钟的热烈掌声,场外众多亲身参与多年气候变化大会及跟踪报道的NGO组织和媒体记者们激动
美国加州大学伯克利分校的研究人员在最近出版的《自然神经学》期刊上发表的一项研究显示,睡眠不足可能会导致大脑斑块形成,进而导致阿尔茨海默症。  此前研究阿尔茨海默症的医生早就知道病人的睡眠不好。但究竟是疾病导致了睡眠不佳,还是睡眠不佳导致了疾病?研究人员首次介绍了一种独特的睡眠脑电波模式,这种脑电波似乎与脑蛋白质积聚的风险增加有关,脑蛋白质积聚会导致记忆力受损。通过对26名认知能力正常的老年人研究发
客 观地说,能跻身中国现当代文学史的镇 江作家并不是很多,诗人闻捷则是其中杰出的代表。几年前,偶然的机会采访到沈晓昆、姜哲两位先生,两位是农业专家,却默默地创办了聞捷纪念馆,其文化自觉与担当令人感佩。这几年,我也收集了一些闻捷的作品,与两位先生相比自然如沧海之一粟,其中略可一说有两本:一是1956年作家出版社版《天山牧歌》,一是1979年人民文学出版社版《闻捷诗选》,均为1版1印,品相也都还不错,
在中国人民大学哲学研究班读书期间的胡福明。  2018年12月18日上午10点26分,百名“改革先锋”名单宣读过半时,人民大会堂里,镜头对准了83岁的胡福明。  坐在轮椅上的他,与何载、谢高华、孙家栋、吴良镛、厉以宁这几位坐轮椅的老人以及盲人企业家郑举选一起,被安排在主席台第二排就座。工作人员读出“真理标准大讨论的代表人物——胡福明”时,满头银发的他微笑着向大家摆手致意。  他告诉《中国新闻周刊》
传染力强、传播速度快、传播范围广、直接影响人们的生命和财产安全……一场突如其来的新型冠状病毒肺炎(以下简称“新冠肺炎”)疫情,让人们对习焉不察的“传染病”有了切实的认识。  传染病的病种很多,我国《传染病防治法》将40种发病率较高、流行面较大、危害严重的传染病纳入法定管理,并分为甲、乙、丙三类。传染病等级越高,危害性越大,甲类疾病只有鼠疫和霍乱,乙类中除了新冠肺炎,最为大众熟悉的就是艾滋病和病毒性
《美国式婚姻》  作者:[美]塔亚莉·琼斯  译者:刘策  出版:中信出版集团  出版时间:2019年11月  定价:58元  斯卡莉特·约翰逊和亚当·德赖弗主演的电影《婚姻故事》精细描绘了一个美国家庭缓慢瓦解的过程。片中的夫妻二人都是有才的白人艺术家,一个留在进步的纽约,一个回到进步的洛杉矶,虽然分居东西海岸,但飞来飞去的并不显出遥远。从头至尾,他们只受着感情的煎熬,面对的只是事业的挑战。法律固
小 时候,每年都有杂技团来村里演出。 其中最令人惊恐的节目,毫无疑问是卸胳膊。  每次到卸胳膊这个残忍的压轴“好戏”,那玩戏法的头目,都要先领着一个十二三岁的男孩,炫耀似的绕场两圈,让每一个人都看清这个面容有些清秀的大男孩,这一刻,是多么地健康活泼可爱,而即将面临的,又将是怎样的一场酷刑。  果然,在这样反差巨大的情境下,有女人开始恳求头目,不要卸孩子的胳膊了。玩戏法的当然拿定了看客的心理,所以根