近日，在太廟舉辦的奇點大學公開課上,，美國硅谷奇點大學生物技術(shù)和信息學項目負責人Raymond McCauley給大家來一個令人興奮的研究,，基因修復技術(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？科代羅教授為這個夢想加了一個可以實現(xiàn)的確切時間：2045年,。
美國奇點大學設(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)未來科學家的學校,。
Raymond McCauley在奇點大學北京公開課上重點講述了DNA技術(shù)的發(fā)展,，他認為數(shù)字生物學,、生命科學開始走俏,，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”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會開始出錯，而基因修復技術(shù)的研究,，可以保護我們免受環(huán)境的各種影響,，從而開始自我修復,，以保持健康和容顏。
基因修復技術(shù)是什么,？
DNA修復（DNArepairing）是細胞對DNA受損傷后的一種反應(yīng),，這種反應(yīng)可能使DNA結(jié)構(gòu)恢復原樣，重新能執(zhí)行它原來的功能,；但有時并非能完全消除DNA的損傷,，只是使細胞能夠耐受這DNA的損傷而能繼續(xù)生存。
也許這未能完全修復而存留下來的損傷會在適合的條件下顯示出來（如細胞的癌變等）,，但如果細胞不具備這修復功能,，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修復也是探索生命的一個重要方面,，而且與軍事醫(yī)學,、腫瘤學等密切相關(guān),。去看看幾種基因修復技術(shù)吧。
基因修復技術(shù)：
錯配修復
錯配修復可校正DNA復制和重組過程中非同源染色體偶爾出現(xiàn)的DNA堿基錯配,，錯配的堿基可被錯配修復酶識別后進行修復,。
光修復
這是最早發(fā)現(xiàn)的DNA修復方式,，是指細胞在酶的作用下，直接將損傷的DNA進行修復,。修復是由細菌中的DNA光解酶完成，此酶能特異性識別紫外線造成的核酸鏈上相鄰嘧啶共價結(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正常的嘧啶單體，然后酶從DNA鏈上釋放,，DNA恢復正常結(jié)構(gòu)。后來發(fā)現(xiàn)類似的修復酶廣泛存在于動植物中,，人體細胞中也有發(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胞和皮膚成纖維細胞,，且是次要修復方式。
切除修復
（一）細胞內(nèi)有多種特異的核酸內(nèi)切酶,，可識別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行修復合成,，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，進行切除修復,。DNA合成時消耗NADPH合成胸腺嘧啶，可與胞嘧啶脫氨形成的尿嘧啶相區(qū)別,，提高復制的忠實性。RNA是不修復的,，所以采用“廉價”的尿嘧啶。
（三）切除修復不需光照,，也稱暗修復。大腸桿菌中有UvrABC系統(tǒng),，可切除修復嘧啶二聚體。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,。此酶在各類生物各種細胞中都普遍存在，修復反應(yīng)容易進行,。但雙鏈斷裂缺幾乎不能修復。
堿基的直接插入
DNA鏈上嘌呤的脫落造成無嘌呤位點,，能被DNA嘌呤插入酶識別結(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格配對,，使DNA完全恢復,。
烷基的轉(zhuǎn)移
在細胞中發(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損傷的DNA,。這個酶的修復能力并不很強,，但在低劑量烷化劑作用下能誘導出此酶的修復活性,。
重組修復
此過程也叫復制后修復。對于DNA雙鏈斷裂損傷,，細胞必須利用雙鏈斷裂修復，即重組修復,，通過與姐妹染色單體正?？截惖耐粗亟M來恢復正確的遺傳信息,。人重組修復中原損傷沒有除去,，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,。
誘導修復
DNA嚴重損傷能引起一系列復雜的誘導效應(yīng),，稱為應(yīng)急反應(yīng),，包括修復效應(yīng)、誘變效應(yīng),、分裂抑制及溶原菌釋放噬菌體等。細胞癌變也可能與應(yīng)急反應(yīng)有關(guān),。應(yīng)急反應(yīng)誘導切除和重組修復酶系,，還誘導產(chǎn)生缺乏校對功能的DNA聚合酶，加快修復,，避免死亡，但提高了變異率,。單鏈DNA誘導重組蛋白A，可水解LexA蛋白,，使一系列基因得到表達，如RecA,、UvrABC、SOS修復所需的酶等,，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”,。可修復磷酸及鳥苷上的甲基,。
