Nature驚人發現：基因敲除技術的缺陷

　　當前一些基因組改造新方法在科學界引發了廣泛的討論：例如，采用CRISPR/Cas技術，科學家們可以刪除某一基因遺傳密碼的組成部分，由此敲除掉這一基因。 此外，還有一些方法可以抑制基因翻譯為蛋白質。兩種方法的共同之處在于，它們都阻礙了蛋白質生成，因此可給生物體造成一些相似的影響。然而，有證據顯示敲除或是阻斷基因有可能會造成不同的后果。

　　來自馬克斯普朗克心臟與肺研究所的科學家們現在發現，有其他的基因補償敲除的基因從而降低影響或是完全彌補缺陷。研究結果表明，在解讀來自分子生物學研究的數據或開發基因療法治療各種疾病時需持謹慎的態度。

　　為了分析一個未知基因的功能，科學家們常常通過失活基因這一方法，來調查這種處理對于生物體的影響。為此，他們會利用一些酶來切割這一基因的DNA片段，刪除編碼功能蛋白的遺傳信息。這種方法就叫做“基因敲除”（ Gene knockout）。相比之下，在“基因敲落”（ gene knockdown）中科學家們則是利用如microRNAs等一些特殊的物質來阻斷蛋白質生成。

　　然而，近年來的一些研究表明基因敲除和基因敲落動物之間的一些結果有差異。來自馬克斯普朗克心臟與肺研究所Didier Stainier研究小組的科學家們現在揭示出了這種現象背后的原因。研究人員在斑馬魚中調查了一個叫做egfl7的基因。這一基因參與了血管壁中的結締組織生成，由此穩定了血管壁。因而egfl7調控了血管的生長。

　　然而這些發育生物學家并不確定刪除egfl7基因后斑馬魚中會發生什么。論文的第一作者Andrea Rossi說：“如果在基因敲落中阻斷這一基因，血管無法正常發育。與之相反，通過遺傳操控來刪除這一基因，血管生成則不受影響。”

　　一開始，研究人員排除了基因敲落物質的潛在副作用導致了對血管發育的干擾。為此，他們將基因敲落物質注入到已經刪除egfl7基因的斑馬魚幼魚中。但這些幼魚幾乎完全發育正常。

　　論文的共同第一作者Zacharias Kontarakis說：“由于基因敲落物質不會擾亂血管生成，我們想到了一個不同的機制：通過另一個基因接管它的功能可以補償這種基因缺失。因此，我們一直在尋找在缺失功能性egfl7基因的斑馬魚中表達的挽救基因。”

　　研究人員比較了有無功能性egfl7基因的斑馬魚中的mRNA分子和蛋白，檢測到在缺失egfl7的斑馬魚中有幾個mRNAs和蛋白質表達量較高。 emilin 3B就是其中一個例子。阻斷egfl7后采用emilin 3B來處理“基因敲落”斑馬魚，血管幾乎完全正常發育。“這告訴了我們，emilin 3B可以彌補egfl7缺失。在egfl7基因敲除斑馬魚中emilin生成上調。而在基因敲落斑馬魚中則沒有這種情況，”Stainier解釋道。

　　下一步，該研究小組計劃分析基因是如何“知道”另一基因被刪除，隨后補償這一缺失的。在世界各地有一些研究人員正在設法刪除疾病基因來達到某些治療 目的。在我們建立這樣的療法之前，我們必須充分了解缺失或阻斷某一基因有可能造成的影響。“此外，我們的研究舉例說明了比較基因敲除和基因敲落在鑒別修飾 基因方面的能力，當前這仍是人類遺傳學領域一個巨大的挑戰，”Stainier說。