CRISPR技術(shù)由加州大學(xué)伯克利分校、哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院以及其他高校的科學(xué)家攜手研發(fā)而成，其正在改變科學(xué)家們對遺傳工程的看法，因?yàn)樗兄诳茖W(xué)家們精準(zhǔn)地、相對簡單地修改基因組。云南研究的團(tuán)隊(duì)的季智維說，他們進(jìn)行這一實(shí)驗(yàn)的目的是證實(shí)，CRISPR是一種非常有潛力、成本相對低廉又簡便的基因組靶向編輯技術(shù)，能被用來制造擁有多種變異的靈長類動物。最新研究發(fā)表在今年2月份出版的《細(xì)胞》（Cell）雜志上。

　　CRISPR擁有無與倫比的精確性，而且試驗(yàn)效率極高，所以一出現(xiàn)就獲得了全世界科研人員的熱捧，并已在人工培養(yǎng)的細(xì)胞、酵母、大鼠等各種試驗(yàn)平臺上進(jìn)行了成功的嘗試。2013年年初，美國科學(xué)家在一個培養(yǎng)皿中證明，這一技術(shù)能被用來對任何動物細(xì)胞，包括人體細(xì)胞進(jìn)行遺傳修改。

　　美國加州大學(xué)伯克利分校的分子和細(xì)胞生物學(xué)教授詹妮弗·杜布拉說：“我們能用這項(xiàng)技術(shù)來修改靈長類動物的基因，這真令人驚嘆�！� 杜布拉也是 CRISPR 技術(shù)的開發(fā)者之一。利用這項(xiàng)技術(shù)，科學(xué)家們可以創(chuàng)建出擁有特定基因變異的靈長類動物，從而對復(fù)雜的人類疾病進(jìn)行深入研究。

　　但這一技術(shù)也會帶來新的倫理困境。從技術(shù)的角度來看，最新的靈長類研究已經(jīng)證明了科學(xué)家可以用 CRISPR 技術(shù)對人類的受精卵細(xì)胞進(jìn)行基因編輯，那么，人類或許也能借此創(chuàng)造出轉(zhuǎn)基因嬰兒。

　　對于大多數(shù)研究CRISPR技術(shù)的人來說，制造出轉(zhuǎn)基因嬰兒還是一個遙不可及的想法，目前更重要的是利用這項(xiàng)技術(shù)制造擁有與人類疾病有關(guān)的突變基因的動物，因?yàn)槭褂渺`長類動物做實(shí)驗(yàn)成本高，也很容易受到動物保護(hù)組織的攻擊。

　　目前，最急需這種技術(shù)的研究領(lǐng)域是腦失調(diào)。MIT麥戈文大腦研究所所長、美國科學(xué)院院士羅伯特·德西蒙表示，可以使用CRISPR 技術(shù)，制造出一些罹患自閉癥、精神分裂癥、阿爾茲海默氏癥、躁狂抑郁癥等病癥的猴子模型。這些腦失調(diào)疾病很難在老鼠或其它嚙齒類動物身上進(jìn)行研究；不僅因?yàn)轭净歼@些疾病的嚙齒類動物和人類的行為存在區(qū)別，而且也因?yàn)榧膊∷绊懙纳窠?jīng)回路也不同。許多對老鼠很管用的治療精神病的藥物，進(jìn)行人體實(shí)驗(yàn)時(shí)卻以失敗告終，這導(dǎo)致許多制藥公司縮減了相應(yīng)的研究或直接放棄了相應(yīng)的研究。

　　靈長類動物模型有助于科學(xué)家們更好地理解導(dǎo)致人腦失衡的突變基因，一般而言，科學(xué)家們很難弄清楚某種遺傳變異的重要性，這種遺傳變異可能是疾病發(fā)生的原因，也可能只是間接地與疾病有關(guān)，CRISPR 可以幫助研究者發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致腦失調(diào)的突變基因：即將可疑的遺傳變異植入猴子體內(nèi)并觀察最終的結(jié)果。CRISPR的有用之處在于，它允許科學(xué)家制造出擁有不同變異組合的動物，可以厘清哪些變異是導(dǎo)致疾病發(fā)生的“罪魁禍?zhǔn)住保F(xiàn)有的其他技術(shù)完全無法勝任這樣的操作復(fù)雜性。

　　在云南科學(xué)家的研究的基礎(chǔ)之上，MIT的神經(jīng)科學(xué)家馮國平和麥戈文大腦研究所的張峰（音譯）通過實(shí)驗(yàn)證明，可以用 CRISPR 技術(shù)來修改人體細(xì)胞的基因組。他們也在同云南的科學(xué)家攜手合作，制造一種罹患自閉癥的轉(zhuǎn)基因獼猴，他們計(jì)劃在受精卵中修改一個名為SHANK3（只有小部分孤獨(dú)癥患者擁有 SHANK3 突變基因，但這種變異導(dǎo)致人罹患自閉癥的幾率很高）的基因，得到的猴子可以被用來研究自閉癥的發(fā)病原理并對可能的藥物進(jìn)行測試。季智維表示，他的研究團(tuán)隊(duì)希望制造出一批罹患帕金森氏癥的猴子，用于發(fā)現(xiàn)這一疾病的早期癥狀并研究其發(fā)病和惡化機(jī)理。

　　最新研究提出的最大的可能性是：用CRISPR 技術(shù)來改變?nèi)祟惻咛ゼ?xì)胞（在體外受精階段）的基因組成。美國匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院的生殖生物學(xué)家、干細(xì)胞專家杰拉爾德·夏騰認(rèn)為，CRISPR技術(shù)除了對生物醫(yī)藥領(lǐng)域具有極其重要的意義之外，未來也極有可能給人類自身帶來重要的影響，科學(xué)家們或許可以利用該技術(shù)對人類自身胚胎的遺傳物質(zhì)進(jìn)行改造。但即便這種操作在技術(shù)上能夠?qū)崿F(xiàn)，絕大多數(shù)科學(xué)家似乎并不樂見其成。

　　首先，安全方面的擔(dān)憂就令人望而卻步。美國斯坦福大學(xué)法律和生物科學(xué)中心主任漢克·格里利說，當(dāng)想到“你正在捯飭一個有可能變成嬰兒的細(xì)胞”時(shí)，任何一個微小的錯誤或負(fù)面影響都可能導(dǎo)致巨大的后果。

　　不過，父母有可能為了降低孩子罹患糖尿病或心臟病等疾病的風(fēng)險(xiǎn)，從而選擇用基因編輯技術(shù)對多個基因進(jìn)行修改，但格里利表示，對于他來說，至少在未來的5到10年內(nèi)，這都是一件非常瘋狂的事。父母們可能會修改的基因，即便不是大多數(shù)，也有很多要么太復(fù)雜，要么科學(xué)家們的了解太貧乏，都不是理想的干預(yù)目標(biāo)。例如，科學(xué)家還不了解與智力或更高級別的大腦功能有關(guān)的基因的基礎(chǔ)，更換了基因會不會對嬰兒的智力或其他大腦功能造成危害等，還是個未知數(shù)。

　　季智維說，制造出基因組被CRISPR 技術(shù)編輯過的人類是“非�？赡艿摹保翱紤]到安全問題，實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)還有很長的路要走”。此時(shí)此刻，他的研究團(tuán)隊(duì)希望轉(zhuǎn)基因猴子“能為人類的疾病研究提供非常有效的動物模型，在未來提高人類的健康水平”。美國國立衛(wèi)生研究所靈長類動物研究中心的負(fù)責(zé)人約翰·哈丁認(rèn)為，隨著這類研究的不斷開展，我們也會對CRISPR這項(xiàng)技術(shù)有更深入的了解和認(rèn)識，能知道該技術(shù)究竟可以給我們帶來哪些幫助。

　　微尺度3D打印技術(shù)

　　撰稿：《技術(shù)評論》雜志的編輯戴維·羅特曼。

　　由不同類型的材料制成的“墨水”極大地?cái)U(kuò)展了能打印出來的物體的范圍。

　　突破點(diǎn)：使用多種材料的3D打印技術(shù)打印出了擁有血管的生物組織。

　　為什么它很重要：這一技術(shù)讓科學(xué)家們可以制造出擁有理想功能的生物材料，最終獲得人造器官。

　　主要參與者：哈佛大學(xué)的詹妮弗·里維斯、普林斯頓大學(xué)機(jī)械和航天工程系副教授邁克爾·麥克阿爾卑恩、英國劍橋大學(xué)的基思·馬丁。

　　盡管3D打印技術(shù)最近幾年發(fā)展得如火如荼，但它的應(yīng)用能力卻極為有限。這一技術(shù)可以打印出復(fù)雜的形狀，但只限于使用塑料進(jìn)行打印。即便那些擁有更高級的3D打印技-疊加制造技術(shù)的生產(chǎn)商，也只是在塑料的基礎(chǔ)上添加了幾種金屬合金而已。但如果3D打印機(jī)可以使用多種原材料-比如活細(xì)胞或半導(dǎo)體等來打印，并根據(jù)需求對這些打印材料進(jìn)行精確地混合和匹配，最終，我們會得到什么呢？

　　哈佛大學(xué)的材料科學(xué)家詹妮弗·里維斯目前正在研發(fā)化學(xué)技術(shù)、研制機(jī)器，希望使上述目標(biāo)變成現(xiàn)實(shí)。在打印形狀非常復(fù)雜的物體時(shí)，她采用了“自下而上”的方法，從最底層開始按需求逐層堆疊擁有不同屬性的材料，比如說能導(dǎo)電或擁有光學(xué)屬性等。這意味著，3D打印技術(shù)可以制造出能感知周圍的環(huán)境并做出反應(yīng)的物體。她說：“形式和功能的融合，是3D打印技術(shù)領(lǐng)域的下一個大事件。”

　　普林斯頓大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)成功地打印出了仿生耳，其包含有生物組織和電子部件；與此同時(shí)，英國劍橋大學(xué)的科學(xué)家也打印出了復(fù)雜的視網(wǎng)膜細(xì)胞，并用這些細(xì)胞制造出了復(fù)雜的眼部組織。這些都是3D技術(shù)領(lǐng)域非常令人矚目的研究成果，其中，里維斯領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室憑借其打印材料的多樣化以及能打印出來的物體的種類拔得頭籌。

　　去年，里維斯研究團(tuán)隊(duì)證明，她們能夠打印出微型電極和微小的鋰離子電池所需要的其他組件。其他打印出來的物體包括，構(gòu)筑在塑料塊上的傳感器，未來，運(yùn)動員們可以佩戴這一設(shè)備探測沖擊力并測量其受影響的程度。最近，她的研究團(tuán)隊(duì)甚至打印出了包含有復(fù)雜的血管網(wǎng)絡(luò)的生物組織。為了做到這一點(diǎn)，研究人員必須使用不同的細(xì)胞和材料（這些材料形成支架支撐細(xì)胞）制造出墨水。最新研究成功解決了制造用于藥物測試或移植的人造器官面臨的一大難題：如何制造出一個能讓細(xì)胞存活的血管系統(tǒng)。

　　里維斯團(tuán)隊(duì)取得成功的秘訣就在于擁有各種屬性的墨水，每種墨水都是一種不同的材料，但它們都可以在室溫環(huán)境下打��；不同的材料有不同的問題需要克服，比如，細(xì)胞非常脆弱，被迫通過打印噴嘴的時(shí)候很容易被破壞。所以，擁有不同屬性的各種墨水必須被統(tǒng)一規(guī)劃從打印噴嘴流出，盡管承受壓力，也需要其形式保持不變。

　　在進(jìn)入哈佛大學(xué)之前，里維斯已在伊利諾伊大學(xué)研究3D打印技術(shù)十多年了，她曾經(jīng)用過陶瓷、金屬納米顆粒、聚合物以及其他非生物材料進(jìn)行打印。加入哈佛大學(xué)之后，她創(chuàng)建了自己的實(shí)驗(yàn)室，首次嘗試?yán)蒙锛?xì)胞和組織來打印物體，她希望能像處理由合成粒子組成的材料一樣處理這些生物細(xì)胞和組織。她承認(rèn)，這種想法有些天真，但她的確做到了。打印出血管意味著向打印出擁有復(fù)雜生物功能的人造組織前進(jìn)了一步，里維斯說：跟細(xì)胞打交道，“真的很復(fù)雜”，她表示：“在利用這項(xiàng)技術(shù)打印出擁有完整功能的肝臟或者腎臟之前，我們還有很多事情要做，現(xiàn)在，萬里長征才邁出了第一步。”