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2017/01/08 汉阳新闻 > 学术 > 이달의연구자

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【本月研究者】 裵相洙 教授(化学系)

从分子的角度观察 CRISPR 基因剪刀发挥作用的原理

글로벌뉴스팀

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http://www.hanyang.ac.kr/surl/mlXC

内容
      可以自由改变生命体DNA、使遗传基因的特性发生变化的基因剪刀技术被称为梦想中的技术,对于它的研究从30余年前就开始了。基因剪刀的众多种类中最先进的形态是 CRISPR Cas9基因剪刀。尽管在生命工程学领域十分重要,但还无法从分子的角度查明它发挥作用的原理。被选为20171月的研究者的 裵相洙 教授(化学系)成功地从单一分子的角度观察到 CRISPR 基因剪刀发挥作用的方式。他的发现在生命工程学领域留下了浓墨重彩的一笔。

DNA可以自由的变形? 
 
       所有生命体都有DNA。DNA中包括了性格、外貌在内的所有特性,若DNA结构发生变化,生命体的特性也将发生改变。在很长一段时间内,人类根本无法掌握DNA变形技术。但20世界90年代“基因剪刀”的发明使人类可以改变生命体的DNA。正如字面意思,基因剪刀是可以任意剪切或黏贴载有遗传基因的DNA并使其结构发生变化的工具。从此决定生命体特征不再是“神的领域”。


        尽管从很久以前就开始应用第1代基因剪刀“Zinc finger nuclease(ZFN)”及第2代“TALEN”了,但这两者的使用依然十分困难。2012年发明了比起前两者更加便利、价格更低廉的第3代基因剪刀-- CRISPR Cas9。这在遗传基因的矫正历史上具有划时代的意义,它被用于各种动植物疾病的治疗,包括杀灭害虫在内的人类疑难杂症的治疗,胚胎基因的矫正实验等众多领域。

        DNA上十分微小的变动都会造成生命体的巨大变化并伴随严重的副作用,因此最重要的就是基因的正确性。因为核心是只在需要的部分进行剪切而不改变其它部分,所以对该部分的基础研究是十分必要的。然而在CRISPR 基因剪刀发明后的很长一段时间内,人们都没有找出它发挥作用的原理。裵相洙 教授的研究团队成功地从单一分子的角度观察到 CRISPR基因剪刀发挥作用的方式。观察到在利用激光将 CRISPR 基因剪刀贴附在DNA上后,它在需要的地方进行剪切的过程。我们期待这一结果被应用于提高基因剪刀操作的正确性。


被选为2017年第1个月的研究者的 裵相洙教授(化学系,前排左侧)。 从分子的角度观察到 CRISPR 基因剪刀发挥作用的方式。


从物理学转到化学
,掌握
着两方面的知识

        裵相洙 教授在学士、硕士、博士时期的专业一直是物理学。然而一篇论文引起了他对基因剪刀技术的兴趣,在博士后课程中他将研究方向改为生命学。在结束博士课程后改变研究领域十分困难,需要比其他人付出更多的努力。现在学习过两个领域这一点反倒成为了 裵相洙 教授的优势。采用跨科融合的视角看待问题的 裵相洙 教授说“即使是同一主题,在不同的领域中成功的观点也完全不同。研究时疑惑的地方各不相同,使用的工具也存在差异。

    有物理力学基础而进行化学研究的 裵相洙 教授在这次的研究中也没有完全局限于化学领域,而是使用物理学中常用的“激光”来观察基因剪刀发挥作用的原理。同时,因为基因剪刀是改变生命体DNA的技术,所以本次的研究是由医生、兽医、生物学者为首的多个领域的专家共同进行的。裵相洙 教授说“如果没有跨科融合研究是不可能得到这样的研究成果的”同时强调了跨科融合的重要性。


▲30天前在研究室进行的采访中,裵相洙 教授说明了 CRISPR 基因剪刀技术



需要制定与技术一样具有同等效力的明确的法律


    尽管有众多优点,但对于是否应该使用基因剪刀依然存在伦理上的争议。对于能否使用可以改变生命体特性的技术的看法也是众说纷纭,很多人认为即使能使用该技术,为了防止它的滥用也需要制定切实有力的法律法规。就像原子能的发展,最开始是为了给人类带来利益而使用的,但之后的滥用却造成了极大的危害。因此一定要谨慎的使用这种技术。虽然现在已经开始在动植物身上使用基因剪刀,但由于相关法律的不完备目前还不允许将其用于人体裵相洙 教授表示“就治疗遗传病、保护处于灭种危机的动植物等来说基因剪刀可以创造无限的可能”“在正确理解技术的基础上,应该掌握通过适当的法规来将基因剪刀的优势最大化的使用方法。”


▲ 裵相洙 教授在自然科学学院自己的研究室中进行研究


文章编辑/记者 Choe yeon jae최연재       cyj0914@hanyang.ac.kr
照片拍摄/记者 Gim yun su김윤수          rladbstn625@hanyang.ac.kr

翻译/(崔茹茹、姜焱桉) global@hanyang.ac.kr
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