Science：CRISPR解决棘手的科研难题

Science：CRISPR解决棘手的科研难题

2016年08月19日讯 诺如病毒（Norovirus）是造成腹泻的一种常见病毒，但科学家们对其致病机制一直知之甚少，因为这种病毒无法在实验室中培养。现在，华盛顿大学的研究人员通过CRISPR-Cas9技术鉴定了诺如病毒入侵细胞所需的蛋白。这一重要发现于八月十八日发表在Science杂志上。

“无法在实验室培养诺如病毒，这大大限制了我们开发抗病毒药物的能力。如果不能让病毒在人类细胞中增殖，要怎么找到抑制病毒增殖的药物呢？” 文章资深作者Herbert Virgin教授说。“我们为建立诺如病毒的小鼠模型奠定了良好的基础。这样的模型可以帮助我们理解诺如病毒感染的病理机制，寻找相应的治疗方法。”

诺如病毒每年都会在学校、酒店和游轮中造成疫情，使患者出现腹泻、呕吐、胃痉挛等症状。诺如病毒有许多种，但每一种诺如病毒只能感染一种动物。人类诺如病毒无法感染生物医学研究常用的动物模型，比如小鼠、大鼠或兔子。人类诺如病毒甚至不能感染体外培养的人类细胞。

2003年，人们发现了小鼠诺如病毒。小鼠和人类诺如病毒的基因组非常接近，在电镜下看起来也很相似。不过，谁也不能断言小鼠诺如病毒的感染过程与人类诺如病毒是否相关。Virgin及其同事认为，找到诺如病毒只能入侵特定物种的原因，有助于建立更好的病毒感染模型。

研究人员通过CRISPR-Cas9技术鉴定了小鼠诺如病毒所需的小鼠基因。研究显示，用CRISPR-Cas9敲低CD300lf基因的时候，诺如病毒就不能感染细胞了。CD300lf编码小鼠细胞表面的一个蛋白，研究人员相信病毒就是通过这个蛋白进入细胞的。

进一步研究表明，在人类细胞表面表达小鼠CD300lf蛋白，小鼠诺如病毒就可以感染人类细胞并在其中增殖。“小鼠诺如病毒在人类细胞中长得很好，”Virgin说。“这告诉我们，诺如病毒的物种限制取决于它们是否能够进入细胞。进入细胞之后，人类和小鼠诺如病毒的感染机制很可能是保守的。”

研究人员还发现，小鼠诺如病毒还需要一个辅因子来感染细胞，只有CD300lf是不够的。但他们还没有明确这个分子到底是谁。病毒需要辅因子才能感染，这种现象并不寻常。可能正是因为缺少了这个辅因子，人们才无法在实验室中培养人类诺如病毒。研究人员正在想办法用表达CD300lf的人类细胞研究诺如病毒感染。这样的研究将帮助人们更好地了解病毒感染机制，开发预防或治疗相应疾病的药物。

寨卡病毒（ZIKV）前段时间在拉美国家造成了严重的疫情。人们发现这种病毒能对人类健康造成严重威胁，会引起新生儿小头畸形等人类疾病。科学家们一直在与时间赛跑，希望尽快开发出安全有效的寨卡疫苗。今年六月，他们终于取得了突破性进展。Nature杂志发表的一项研究表明，两种ZIKV疫苗能够为小鼠提供完全的保护，帮助小鼠对抗来自巴西的ZIKV菌株。（更多信息请参见：Nature突破性进展：寨卡疫苗获初步成功）随后Science杂志发表的最新研究显示，候选寨卡疫苗已经成功通过了第二轮临床前研究。贝斯以色列女执事医疗中心BIDMC、华尔特？里德陆军研究院（WRAIR）以及圣保罗大学的研究人员证实，候选寨卡疫苗可以为猕猴提供完全的保护。

埃博拉病毒感染人类会引起致命的出血热，发病率和病死率极高。2014-2015年西非爆发了规模空前的埃博拉疫情，导致超过一万一千人死亡。西非国家塞拉利昂受疫情影响特别大。军事医学科学院微生物流行病学研究所领导的跨国团队在三月二十八日的美国国家科学院院刊PNAS杂志上发表文章，阐明了埃博拉病毒在塞拉利昂的传播动态，评估了干预措施起到了实际效果。

呼肠孤病毒（Reoviridae）的蛋白衣壳包装着分节段的双链RNA基因组，并且通过TEC进行内源性mRNA合成。加州大学洛杉矶分校的周正洪教授和华南农业大学动科院的孙京臣教授去年十月在Nature杂志上发表文章，通过冷冻电镜技术揭示了这种双链RNA病毒的基因组和TEC结构。周正洪教授是著名的华人科学家，主要研究方向是利用冷冻电镜技术对病毒和大分子复合物进行高分辨的结构和功能研究，曾在Science，Nature，PNAS等国际知名杂志发表多篇论文。

关于科技伦理关注的核心问题,说法不太科学的是?

关于科技伦理关注的核心问题，说法不太科学的是科学技术是第一生产力，科学技术关系到人类的利益，而伦理学基本问题则是道德与利益的关系问题。科技伦理关注的核心问题主要涉及科技活动中的道德和伦理问题，包括科研活动、技术创新、应用实践等。

1、科研活动：在科研过程中，研究者应遵循的道德规范和伦理原则，包括对受试者的保护、数据的真实性和公正性、技术的安全性和可靠性等。

2、技术创新：人工智能技术的广泛应用给社会带来了诸多伦理问题，如机器决策的公正性、人工智能与人类价值观的关系、算法的不透明性等。随着大数据和物联网技术的发展，个人数据的收集、使用和保护成为科技伦理关注的重点，涉及数据隐私、信息安全、网络犯罪等问题。

3、应用实践：技术评估与监管：对新技术的评估和监管是确保技术发展的必要环节，包括技术风险的评估、社会影响的分析、政策法规的制定等。

科技伦理的主要应用领域：

1、医疗伦理：在医疗领域，科技伦理的应用至关重要。例如，基因编辑技术CRISPR-Cas9的出现让我们有可能精确地修改人类基因，但这种技术的使用必须在严格的道德和法律框架内进行。如何使用这种技术治疗疾病，同时避免滥用导致基因歧视或人类生殖的混乱，是医疗伦理关注的重要问题。

2、人工智能伦理：人工智能技术的快速发展让我们面临着许多伦理挑战。例如，自动驾驶汽车在面临危险时，应如何权衡保护乘客和保护路人的生命安全？人工智能是否应该被允许在没有明确许可的情况下收集和存储个人信息？如何防止人工智能被用于有害的目的？这些都是人工智能伦理试图解决的问题。

3、科研伦理：科研人员在进行研究时，应遵循一定的伦理规范。例如，他们必须尊重参与研究的人员的权利，确保研究过程的公正性，并确保研究结果的真实性和可重复性。科研伦理不仅关注结果的获取，还关注过程的道德性，以防止研究行为对人类、环境或社会造成伤害。

人类目前在生物圈研究领域的成就都有哪些？

1、重磅！世界上首例体细胞克隆猴在中国诞生

克隆羊多莉（Dolly）诞生于1996年7月5日，1997年首次向公众披露。它被美国《科学》杂志评为1997年世界十大科技进步的第一项，也是当年最引人注目的国际新闻之一。

在培育多莉羊的过程中，科学家们采用体细胞克隆技术，这种技术也称作体细胞核移植（somatic cell nuclear transfer， SCNT）。

SCNT是动物细胞工程技术的一种常用技术手段，涉及将供者体细胞核移入去核的卵母细胞中，使后者不经过精子穿透等有性过程（即无性繁殖）就可被激活、分裂并发育为新的胚胎，这个胚胎最终发育为动物个体。

2、华人团队解决异种器官移植难题

近日，《科学》杂志在线刊登了一项重量级的研究。来自浙江大学、云南农业大学、重庆第三军医大学、哈佛大学以及其他科研机构与公司的团队使用CRISPR-Cas9基因编辑技术。

一举解决了将猪器官移植到人体内的关键难题。这项研究的通讯作者是2017全球青年领袖，80后科学家杨璐菡博士。

器官移植手术影响了全球数百万人的生命。以美国为例，此时此刻，正在排队等待器官移植的患者人数高达12万。然而，每年能够用于移植的器官数量非常有限，成功进行的器官移植手术仅有3万多例。据估计，在2016年，每天都有22名患者在等待器官移植的过程中死去。

3、核移植技术重编程能力比诱导型多能干细胞技术更强

核移植（somatic cell nuclear transfer）和诱导型多能干细胞（iPSCs）是体细胞重编程的两种最主要的技术手段。核移植技术与诱导型多能干细胞的重编程能力是否存在差异一直是人们非常关注的问题。

2009年，高绍荣实验室通过四倍体互补实验，获得了全部由ips细胞发育而来的小鼠，证明了诱导型多能干细胞和核移植胚胎干细胞一样具有真正的多能性。但是，这是以健康个体来源的体细胞作为供体细胞的情况。未来的体细胞重编程应用于临床研究时，主要面向的是病人而非健康个体。

4、中国科学家建立单倍体体细胞遗传筛选体系

单倍体细胞在遗传筛选和转基因动物培育中具有重要价值。前期研究获得了哺乳动物的单倍体胚胎干细胞，但是单倍体胚胎干细胞在体外培养和分化过程中会发生自发二倍化，对建立单倍体体细胞遗传筛选体系带来挑战。

中国科学院院士、中科院动物研究所研究员周琪研究组通过活细胞观察，证实单倍体胚胎干细胞在分裂时发生有丝分裂滑移使细胞从中期直接进入间期，从而导致二倍化。用调控分裂中期关键靶点的小分子抑制剂进行筛选，发现CDK1和ROCK通路是调控单倍体胚胎干细胞二倍化的关键通路。

通过添加ROCK抑制剂，能将单倍体胚胎干细胞分化为三个胚层的单倍体体细胞，包括神经干细胞（可进一步分化为成熟神经元和星形胶质细胞）、心肌细胞和胰岛细胞。

5、机器人操作体细胞克隆猪诞生

经过两个多月漫长等待，一份特殊的“亲子鉴定”报告近日出炉。13头克隆小猪与“代孕”母亲无血缘关系，仅与供体细胞存在“亲子关系”。这从医学上表明了世界首例机器人操作的体细胞克隆猪在天津诞生。

较之以往的“手工操作”克隆技术，此次机器人自动化“操刀”，用力更小，对细胞伤害更少，精度更高，体细胞克隆技术成功的关键指标“囊胚率”也从10%提高至20%。

“机器人操作体细胞克隆猪”研究来自南开大学机器人所赵新教授领导的跨学科研究团队。体细胞克隆是改良生物品种的经典方法之一。它将普通品种卵母细胞的细胞核去除后，注入优良品种的体细胞，获得的后代一定是优良品种。

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