近日，在太廟舉辦的奇點(diǎn)大學(xué)公開課上，美國硅谷奇點(diǎn)大學(xué)生物技術(shù)和信息學(xué)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Raymond McCauley給大家來一個(gè)令人興奮的研究，基因修復(fù)技術(shù)有望成為人類一直追求的“長生不老仙丹”，讓人類獲得永生。而該校何塞·路易斯·科代羅教授為這個(gè)夢想加了一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)的確切時(shí)間：2045年。

美國奇點(diǎn)大學(xué)設(shè)在加州硅谷心臟地帶，2009年創(chuàng)建，美國宇航局埃姆斯研究中心內(nèi)，是為迎接電腦優(yōu)于人腦的時(shí)代來臨，谷歌(Google)與美國宇航局(NASA)展開合作，是致力開辦一所培養(yǎng)未來科學(xué)家的學(xué)校。

Raymond McCauley在奇點(diǎn)大學(xué)北京公開課上重點(diǎn)講述了DNA技術(shù)的發(fā)展，他認(rèn)為數(shù)字生物學(xué)、生命科學(xué)開始走俏，其中最重要的便是DNA技術(shù)。由于受摩爾定律的支配，DNA測序成本在逐漸降低，2014年人類基因測序成本約為每人1000美元；2016年會(huì)降到4張披薩的成本；而到2020年，其成本差不多為1毛錢。此外，他還提到了若干將基因技術(shù)變成大眾及消費(fèi)產(chǎn)品的科技公司，包括Illumina、23andMe和Second Genome等。

通過基因組序列可以了解基因是如何與癌癥、阿爾茨海默氏癥等聯(lián)系一起的，這樣就能找到方法阻止疾病的發(fā)生。這種方法可以讓人類在不久的將來按照自己的喜好“設(shè)計(jì)”后代，避免出現(xiàn)畸形或疾病。

Raymond McCauley表示，隨著生命的衰老，我們的DNA會(huì)開始出錯(cuò)，而基因修復(fù)技術(shù)的研究，可以保護(hù)我們免受環(huán)境的各種影響，從而開始自我修復(fù)，以保持健康和容顏。

（來源：環(huán)球網(wǎng)）

基因修復(fù)技術(shù)是什么？

DNA修復(fù)（DNArepairing）是細(xì)胞對DNA受損傷后的一種反應(yīng)，這種反應(yīng)可能使DNA結(jié)構(gòu)恢復(fù)原樣，重新能執(zhí)行它原來的功能；但有時(shí)并非能完全消除DNA的損傷，只是使細(xì)胞能夠耐受這DNA的損傷而能繼續(xù)生存。

也許這未能完全修復(fù)而存留下來的損傷會(huì)在適合的條件下顯示出來（如細(xì)胞的癌變等），但如果細(xì)胞不具備這修復(fù)功能，就無法對付經(jīng)常在發(fā)生的DNA損傷事件，就不能生存。所以研究DNA修復(fù)也是探索生命的一個(gè)重要方面，而且與軍事醫(yī)學(xué)、腫瘤學(xué)等密切相關(guān)。去看看幾種基因修復(fù)技術(shù)吧。

基因修復(fù)技術(shù)：

錯(cuò)配修復(fù)

錯(cuò)配修復(fù)可校正DNA復(fù)制和重組過程中非同源染色體偶爾出現(xiàn)的DNA堿基錯(cuò)配，錯(cuò)配的堿基可被錯(cuò)配修復(fù)酶識(shí)別后進(jìn)行修復(fù)。

光修復(fù)

這是最早發(fā)現(xiàn)的DNA修復(fù)方式，是指細(xì)胞在酶的作用下，直接將損傷的DNA進(jìn)行修復(fù)。修復(fù)是由細(xì)菌中的DNA光解酶完成，此酶能特異性識(shí)別紫外線造成的核酸鏈上相鄰嘧啶共價(jià)結(jié)合的二聚體，并與其結(jié)合，這步反應(yīng)不需要光；結(jié)合后如受300-600nm波長的光照射，則此酶就被激活，將二聚體分解為兩個(gè)正常的嘧啶單體，然后酶從DNA鏈上釋放，DNA恢復(fù)正常結(jié)構(gòu)。后來發(fā)現(xiàn)類似的修復(fù)酶廣泛存在于動(dòng)植物中，人體細(xì)胞中也有發(fā)現(xiàn)。DNA光解酶可被可見光（300-600納米，400納米最有效）激活，分解由于紫外線照射而形成的嘧啶二聚體。此酶廣泛存在，但人體只存在于淋巴細(xì)胞和皮膚成纖維細(xì)胞，且是次要修復(fù)方式。

切除修復(fù)

（一）細(xì)胞內(nèi)有多種特異的核酸內(nèi)切酶，可識(shí)別DNA的損傷部位，在其附近將DNA單鏈切開，再由外切酶將損傷鏈切除，由聚合酶以完整鏈為模板進(jìn)行修復(fù)合成，最后有連接酶封口。

（二）堿基脫氨形成的尿嘧啶、黃嘌呤和次黃嘌呤可被專一的N-糖苷酶切除，然后用AP核酸內(nèi)切酶打開磷酸二酯鍵，進(jìn)行切除修復(fù)。DNA合成時(shí)消耗NADPH合成胸腺嘧啶，可與胞嘧啶脫氨形成的尿嘧啶相區(qū)別，提高復(fù)制的忠實(shí)性。RNA是不修復(fù)的，所以采用“廉價(jià)”的尿嘧啶。

（三）切除修復(fù)不需光照，也稱暗修復(fù)。大腸桿菌中有UvrABC系統(tǒng)，可切除修復(fù)嘧啶二聚體。人體缺乏相應(yīng)系統(tǒng)則發(fā)生“著色性干皮病”，皮膚干燥，有色素沉著，易患皮膚癌。可加入T4內(nèi)切酶治療。

單鏈斷裂的重接

DNA單鏈斷裂是常見的損傷，其中一部分可僅由DNA連接酶參與而完全修復(fù)。此酶在各類生物各種細(xì)胞中都普遍存在，修復(fù)反應(yīng)容易進(jìn)行。但雙鏈斷裂缺幾乎不能修復(fù)。

堿基的直接插入

DNA鏈上嘌呤的脫落造成無嘌呤位點(diǎn)，能被DNA嘌呤插入酶識(shí)別結(jié)合，在K+存在的條件下，催化游離嘌呤或脫氧嘌呤核苷插入生成糖苷鍵，且催化插入的堿基有高度專一性、與另一條鏈上的堿基嚴(yán)格配對，使DNA完全恢復(fù)。

烷基的轉(zhuǎn)移

在細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)有一種O6甲基鳥嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶，能直接將甲基從DNA鏈鳥嘌呤O6位上的甲基移到蛋白質(zhì)的半胱氨酸殘基上而修復(fù)損傷的DNA。這個(gè)酶的修復(fù)能力并不很強(qiáng)，但在低劑量烷化劑作用下能誘導(dǎo)出此酶的修復(fù)活性。

重組修復(fù)

此過程也叫復(fù)制后修復(fù)。對于DNA雙鏈斷裂損傷，細(xì)胞必須利用雙鏈斷裂修復(fù)，即重組修復(fù)，通過與姐妹染色單體正常拷貝的同源重組來恢復(fù)正確的遺傳信息。人重組修復(fù)中原損傷沒有除去，但若干代后可逐漸稀釋，消除其影響。所需要的酶包括與重組及修復(fù)合成有關(guān)的酶，如重組蛋白A、B、C及DNA聚合酶、連接酶等。

誘導(dǎo)修復(fù)

DNA嚴(yán)重?fù)p傷能引起一系列復(fù)雜的誘導(dǎo)效應(yīng)，稱為應(yīng)急反應(yīng)，包括修復(fù)效應(yīng)、誘變效應(yīng)、分裂抑制及溶原菌釋放噬菌體等。細(xì)胞癌變也可能與應(yīng)急反應(yīng)有關(guān)。應(yīng)急反應(yīng)誘導(dǎo)切除和重組修復(fù)酶系，還誘導(dǎo)產(chǎn)生缺乏校對功能的DNA聚合酶，加快修復(fù)，避免死亡，但提高了變異率。單鏈DNA誘導(dǎo)重組蛋白A，可水解LexA蛋白，使一系列基因得到表達(dá)，如RecA、UvrABC、SOS修復(fù)所需的酶等，產(chǎn)生應(yīng)急反應(yīng)。應(yīng)急反應(yīng)可作為致癌物的簡易檢測方法。采用缺乏修復(fù)系統(tǒng)、膜透性高的E.coli突變株，并添加鼠肝勻漿液。

Ada蛋白

也叫適應(yīng)性蛋白，可識(shí)別甲基化的DNA，將甲基轉(zhuǎn)移到自身的半胱氨酸上，不可逆，故稱“自殺修復(fù)”。可修復(fù)磷酸及鳥苷上的甲基。