加拿大科學(xué)家通過逐個(gè)關(guān)閉18000個(gè)基因（占人類基因組的90%）發(fā)現(xiàn)，超過1500個(gè)核心基因是人類必需的。這一發(fā)現(xiàn)為達(dá)成生物醫(yī)學(xué)研究的長(zhǎng)期目標(biāo)——精確定位基因組中每一個(gè)基因的作用奠定了基礎(chǔ)。

核心基因有啥用

定位每個(gè)基因的功能

基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，支持著生命的基本構(gòu)造和性能。12年前，科學(xué)家對(duì)人類基因組進(jìn)行測(cè)序并編制出含有20000個(gè)基因的基因圖譜。盡管這是一個(gè)重大成就，但科學(xué)家至今仍未搞清每個(gè)基因的功能，或者哪些基因出錯(cuò)會(huì)導(dǎo)致人類生病。

多倫多大學(xué)分子遺傳學(xué)系賈森·莫法特教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，通過利用最新的基因編輯技術(shù)CRISPR開展研究后發(fā)現(xiàn)，人類基因中大約有10%是細(xì)胞生存所必需的。通過關(guān)閉5個(gè)不同腫瘤細(xì)胞系（腦癌、視網(wǎng)膜腫瘤、卵巢癌和兩種結(jié)直腸癌細(xì)胞）中的基因發(fā)現(xiàn)，每種腫瘤依賴于一組獨(dú)特的基因，可通過特定藥物進(jìn)行靶向。這一發(fā)現(xiàn)為制定出只針對(duì)腫瘤細(xì)胞，同時(shí)又使周圍健康組織免受損傷的新療法帶來了希望。

怎樣殺死癌細(xì)胞

關(guān)閉特定基因組合

此項(xiàng)研究成果表明，大部分人體基因在細(xì)胞中發(fā)揮著更為微妙的作用，將其關(guān)閉并不能殺死細(xì)胞。但是，如果兩個(gè)或兩個(gè)以上的基因同時(shí)發(fā)生突變，或者細(xì)胞處于環(huán)境壓力下，細(xì)胞就開始死亡。因?yàn)椴煌陌┌Y有不同的基因突變，其往往依賴于不同的基因組合保持生存。莫法特研究小組最終分別測(cè)繪出5種測(cè)試癌癥的基因圖譜，每種基因圖譜對(duì)不同的藥物具有易感性。

研究團(tuán)隊(duì)表示，他們將在短期內(nèi)繪制出癌癥功能圖譜，該圖譜會(huì)將藥物靶點(diǎn)和DNA序列變異聯(lián)結(jié)在一起。測(cè)試結(jié)果表明，廣泛使用的糖尿病藥物二甲雙胍可成功殺死腦腫瘤和其中一種結(jié)腸癌中的細(xì)胞，但對(duì)其他測(cè)試癌癥無效；抗生素氯霉素和利奈唑胺對(duì)另一種結(jié)腸癌有效，但對(duì)腦癌或其他癌癥不起作用。這些數(shù)據(jù)說明了新方法在更精確地治療不同癌癥方面的臨床潛力，并已展現(xiàn)出其在個(gè)性化醫(yī)療方面的價(jià)值。

鏈接>>> 基因“魔剪”CRISPR

為了搞清楚每個(gè)基因的功能，科學(xué)家們意識(shí)到必須要逐個(gè)去關(guān)閉整個(gè)基因組中的基因，以確定細(xì)胞中哪些過程會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。但人類有20000個(gè)基因，要完成這一工程，可以利用的工具不是不準(zhǔn)確就是太慢。

基因編輯技術(shù)CRISPR的出現(xiàn)使得快速及高精度關(guān)閉基因變?yōu)榭赡?。CRISPR指的是“規(guī)律成簇的間隔短回文重復(fù)”，是在大多數(shù)細(xì)菌和古細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的一種天然免疫系統(tǒng)，其相關(guān)（Cas）核酸酶為特定DNA序列切割提供了特異性。它的原理是利用酶，把一段作為引導(dǎo)工具的小RNA切入DNA，就能在此處切斷或做其他改變。莫法特教授的研究團(tuán)隊(duì)就是利用CRISPR使某個(gè)基因不能轉(zhuǎn)錄、翻譯形成蛋白質(zhì)，從而使其處于關(guān)閉狀態(tài)。

CRISPR不僅能關(guān)閉基因，還能促使基因組序列發(fā)生快速突變或替換。如今，許多科研團(tuán)隊(duì)利用CRISPR來刪除、添加、激活或抑制人體、老鼠、細(xì)菌、果蠅和農(nóng)作物細(xì)胞中的目標(biāo)基因。最近，美國(guó)約翰·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家證明，這一系統(tǒng)還能精確有效地改變?nèi)祟惖母杉?xì)胞。