随着基因编辑技术的迅猛发展,近年来,利用该技术对动物乃至人类细胞进行编辑的案例已屡见不鲜。除了对该技术的伦理争议外,基因编辑潜在的隐患与风险也始终令人担忧。11月6日,《科学》杂志发布由丹麦哥本哈根大学领导的研究团队撰写的论文指出,DNA双链断裂修复后,仍会对基因组功能造成可遗传的损害。 论文首次证实,即使DNA双链断裂修复后,相关位点的基因表达仍会受损,并可遗传至子代细胞。
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▲三维染色质在DNA修复过程中会发生构象变化(论文配图)
研究人员在实验中,追踪了基因编辑实验及基因治疗中产生的具有特定DNA断裂的细胞。观察显示,即便双链成功修复,其周边染色质的三维结构也未能完全恢复至断裂前,仍处于错误折叠状态。这些结构变异引发了基因表达异常,同时削弱了受影响细胞对外界刺激的应答能力。更令人意外的是,此类变化在修复后的染色质中持续存在,并可遗传至子代细胞,对细胞产生持久的影响。
因此,出乎科学家意料的是,进化虽已优化了DNA断裂的修复机制(多数情况下高效且及时),却并未同步演化出同样高效的途径,来恢复损伤处的染色质折叠状态。
首席研究员苏珊娜·班泰勒将其比喻成航海:“想象有一艘帆船,其航向取决于帆的精确形状与张力。如果绳索缠绕,帆发生偏移,船就会偏离航线。同样,哪怕染色质折叠受到极小的干扰,细胞的转录‘航向’也会随之导向异常的生理状态。久而久之,就像经历无数风暴的船一样,细胞通过反复的DNA损伤和修复积累了结构变化,最终导致活力衰退,对环境刺激及自身代谢活动的应答能力减弱。”
这一发现颠覆了长期以来将DNA序列突变视为DNA断裂唯一后果的传统观点,但其意义远不止于此,正如苏珊娜所说:“这一发现为有意制造DNA断裂的基因编辑技术与疗法敲响警钟”。
红星新闻记者 周月潇
编辑 欧鹏
审核 王光东
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