按照地球基因科学的概念,
张遂想要炼制的这种新型玄藻丹,其实是一种以病毒为载体的基因药物。
这种药物,主要是把外源基因带入成熟的高等生物体内,
用于治疗遗传疾病,或引起成熟高等生物体的定向变异。
用于基因药物的病毒载体,必须具备安全性好,免疫源性低,宿主细胞范围广,
及在体内表达外源基因时间长等诸多优点。
毒性噬菌体会摧毁宿主细胞,显然不具备这些优点。
所以适合用来改造成病毒载体的,只能是温和噬菌体。
确定了病毒载体,还得考虑如何制造外源基因。
这就需要用到基因编辑技术。
很幸运的是,张遂在穿越前的旅行途中正在阅读一本相关的书籍。
这本书名为《破天机》的书,介绍了CRISPR基因编辑技术的诞生过程和技术原理。
要进行有效的基因编辑,就得先确定在基因的哪个位置进行编辑。
然后在这个位置上先把基因给切开,再提供需要替换的新基因片段。
最后,细胞会自动把新旧片段连接在一起,完成基因编辑。
由此可见,基因编辑需要一套基因操作工具,这套工具必须具备三个特点:
第一是能识别特定的DNA序列。
第二是能切开DNA双链。
第三是必须易于重新编辑,以便在不同的任务中识别不同的DNA序列。
在寻找这套工具的过程中,科学家在被噬菌体感染的细菌体内找到了突破口。
细菌防御噬菌体感染的主要方法,是合成能够降解外来DNA的酶。
这些酶被称为限制性内切酶,它们能够剪切噬菌体注入细菌细胞的病毒DNA。
内切酶虽然能识别特定的DNA序列,也能切开DNA双链,但它无法重新编辑。
所以它并不是理想的基因操作工具。
不过科学家最后还是在细菌防御噬菌体感染的方法中,找到了理想的基因操作工具。
除了内切酶,细菌的基因里还有CRISPR序列。
这段基因序列保留着细菌感染过的病毒基因组片段。
在病毒入侵细菌之后,细菌体内的CRISPR序列就会开始运转,
制造出与病毒DNA配对的RNA短链。
这些RNA短链,能靶向锁定病毒的DNA分子,
并在切割酶的配合下,把它们切成碎片,从而实现细菌的免疫。
只要细菌基因里有CRISPR序列,附近就一定会有另一个基因,
这个基因被称作cas基因。
实验证明,cas基因编码出的一系列蛋白质,和CRISPR序列的功能有密切关系。
其中比较重要的是cas9蛋白质。
这个蛋白质实际上是一种酶,它的主要功能是切开DNA双链。
cas9蛋白质要想发挥功能,需要和两种RNA分子密切配合,
分别是CRISPR序列转录出的向导RNA分子,和另外一种协助RNA分子。
向导RNA分子会根据自己的特定序列,靶向锁定DNA上的特定位置。
然后在协助RNA分子的作用下,cas9蛋白质会和向导RNA分子结合,
把这个特定位置的DNA双链切断。
在这个过程中,向导RNA犹如导航系统,精确定位要进行基因编辑的DNA序列。
而cas9蛋白质则是火力系统,负责对DNA进行精确打击。
协助RNA分子则