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在我們的身體裡，有一本用DNA寫就的生命之書。這本書由23對染色體構成，每一對都像是一個精心編排的章節。但有時候，由於印刷問題也會出現一些“錯誤”——比如多出了一段重複的小章節，而且還逃過了編輯的審核。對於唐氏綜合徵患者來說，這個多餘的章節就是21號染色體。
全球每700個新生兒中，就有一位這樣的“生命的特殊版本”這種染色體異常會導致一系列健康問題，包括智力障礙、心臟缺陷和免疫系統異常等。
△ 來源：網路
為何多一條染色體就會引發如此深遠的影響？設想你正在編輯一部精密法典，若某章節被意外重複編排，不僅導致法律條文冗餘，更會引發執行層面的混亂衝突。生命系統亦是如此——21號染色體上的231個基因超量表達，就像交響樂團裡突然加強的樂器聲部，打破了生命交響樂的精妙平衡。
雖然我們已經知道問題的根源，但長期以來，一直缺乏直接針對染色體異常的治療方法。直到CRISPR基因編輯技術的出現，科學家們終於看到了希望的曙光。
2025年2月18日，當《PNAS Nexus》的電子刊頁面重新整理時，一項來自日本科學界的突破性研究震撼了全球遺傳學界。研究團隊成功運用CRISPR-Cas9技術，在體外培養的人類細胞中精準“刪除”了導致唐氏綜合徵的冗餘21號染色體，這標誌著人類首次實現對整條染色體的靶向清除。
其實，人類使用的基因剪刀不只有CRISPR-Cas9這一把。
早期的鋅指核酸酶（ZFNs）如同一把竹簡刻刀，刀刃由多個“鋅指”模組組成，每個模組都能識別特定的DNA序列，雖能精準定位特定字元，卻需為每個字元特製模具，費用高且效率低；
TALEN技術升級為活字印刷術，雖然透過不同的模組組合就可以構建處理不同詞句的工具， 提升了靈活性，但工程的複雜度卻高出很多。
CRISPR-Cas9就好比可程式設計的文字處理器，透過使用“嚮導”就可以對目標位置進行處理，雖然成本大大降低效率大大提高，但面對染色體級“錯版章節”依然捉襟見肘，而且“嚮導”一旦帶錯路，就可能誤傷無辜段落。
△ 來源：科創中國
此次研究中，科學家們將CRISPR技術運用推向了一個新的高度，他們對“分子定位導航系統”進行了突破性創新，開發出染色體特異性標記技術，就像為每條染色體嵌入獨特的“條形碼”他們在21號染色體的著絲粒區域插入了多個CRISPR靶點，同時切割這些靶點時，整條染色體就會被“釋放”出來，從而成功地將整條染色體從細胞中移除。最終不僅準確地找到這個“冗餘”章節，還在不影響周圍文字的情況下完成剪下。
為了確保精確性，科學家們還開發了一種特殊的篩選系統。他們使用熒游標記來追蹤染色體。當目標染色體被成功移除時，細胞會發出特定的熒光訊號。實驗資料顯示，經處理的細胞基因表達譜趨於正常，染色體數目穩定在46條的完美狀態，這項“生命文字校對技術”的精準度達到了前所未有的13.1%。
△ 來源：網路
可以說，這項研究為我們打開了一扇新的大門。它不僅為唐氏綜合徵的治療帶來了希望，也為其他染色體異常疾病的研究提供了新的思路。正如研究負責人山本教授所言："我們終於找到了生命之書的修訂工具，雖然現在只能修改影印件，但終有一天能修復原始版本。"
不過，雖然這項突破令人振奮，但距離臨床應用還有相當長的路要走：首先，目前的實驗僅限於體外培養的細胞，從體外細胞到臨床應用還需跨越生物學界的"死亡之谷"，比如，如何確保雙親染色體的完整性？如何提升編輯效率至醫療級標準？更需警惕基因組"漣漪效應"。其次，安全性還需要大大提高。13.1%的精準度在實驗室可以是突破性的進展，但用於每個個體時，一旦失敗則是100%。
所以，在這項技術走向臨床應用之前，我仍然提倡“預防為主”，透過精準的基因檢測技術，在孕早期診斷胎兒是否存在染色體異常，為家庭提供重要的決策依據，從而避免患者家庭和社會在醫療、教育等方面的長期負擔。
作為基因組科學和精準醫療應用的行業先行者，尹哥所在的華大，依託國產自主測序平臺、核心實驗技術和生物資訊演算法，與全球100多個國家或地區，國內超過600家三甲醫院保持了長期的業務合作，截至2024年中，各項生育健康檢測產品累計服務超過3100萬人次，已為超過1679萬人提供無創產前基因檢測。
希望不遠的未來，在預防與治療的合力推動下，科技的進步能早日實現對唐氏綜合徵患者生命質量的尊重和保障。
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《遺傳之書》
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