將來可能利用哪些手段對 DNA 進行人工修復？

01-14

看了今年的諾貝爾化學獎開的腦洞，比如光復活修復什麼的好神奇！
那在將來有沒有可能利用什麼手段對 DNA 進行人工修復呢？

一、已知修復機制

首先，DNA損傷修復機制大體上研究的比較確切，這次諾獎提到的三種修復——鹼基修復，核酸修復和錯配修復——是比較基礎的幾種修復。

大體上，DNA損傷修復機制包括以下

光修復

又稱光逆轉。這是在可見光（波長3000～6000埃）照射下由光復活酶識別並作用於二聚體，利用光所提供的能量使環丁醯環打開而完成的修復過程。

切除修復（2015諾獎）

最初在大腸桿菌中發現，包括一系列複雜的酶促DNA修補複製過程,主要有以下幾個階段：核酸內切酶識別DNA損傷部位，並在5"端作一切口，再在外切酶的作用下從5"端到3"端方向切除損傷；然後在 DNA多聚酶的作用下以損傷處相對應的互補鏈為模板合成新的 DNA單鏈片斷以填補切除後留下的空隙；最後再在連接酶的作用下將新合成的單鏈片斷與原有的單鏈以磷酸二酯鏈相接而完成修復過程。從切除的對象來看，切除修復又可以分為鹼基切除修復和核苷酸切除修復兩類。

重組修復（2015諾獎）

重組修復從 DNA分子的半保留複製開始，在嘧啶二聚體相對應的位置上因複製不能正常進行而出現空缺,在大腸桿菌中已經證實這一DNA損傷誘導產生了重組蛋白,在重組蛋白的作用下母鏈和子鏈發生重組,重組後原來母鏈中的缺口可以通過DNA多聚酶的作用,以對側子鏈為模板合成單鏈DNA片斷來填補,最後也同樣地在連接酶的作用下以磷酸二脂鍵連接新舊鏈而完成修復過程。

SOS修復系統

是SOS反應的一種功能。SOS反應是DNA受到損傷或脫氧核糖核酸的複製受阻時的一種誘導反應。

二、具體修復方法

由於機理清楚，目前主要的研究集中在2015諾獎提到的三種修復上

2.1切除修復和重組修復

這兩種修復，可以藉助以下方法實現

2.1.1 基因重組技術

比較傳統，用的較多

2.1.2 基因編輯技術

這是目前最火的一項研究，包括鋅指核酸酶技術ZFN、TALEN技術和諾獎大熱門crispr-cas技術，具體的內容可以參考CRISPR/CAS在研究基因功能中的應用是怎樣的？ - 生物學

2.1.3 化學藥物

這個其實相對來說更具有可操作性，前二者至少沒看到在人類的研究，但是不少化學藥物，特別是植物提取物，可以實現DNA損傷修復，比如苯甲醯胺、咖啡鹼，還有其他核苷酸衍生物等

2.2 光修復

研究的不是很多，之前的研究主要集中在低等動物和微生物中，在可見光（波長3000～6000埃）可以實現修復，不過也有在人類的淋巴細胞和皮膚成纖維細胞中發現相應機制。

如果未來可以實現更多的光修復，比如光譜範圍的擴大，以及適用器官的擴大，那麼說不定未來可以實現用光一照，容光煥發的現象哈哈哈哈

2.3 SOS修復

目前，這項研究在人類中還幾乎為0，人類中可以觀察到，但是不知道如何啟動SOS修復，因此目前的主要應用是，如果檢測到某個組織發生了SOS修復，那麼這個組織可能正在發生癌變。

期待未來可以實現在人體中的SOS修復，那麼這可能是治癒癌症的根本手段

三、未來可以幻想的技術

排名按可能程度由高到低

1，化學藥物（2.1.3）——吃藥
2，基因編輯技術（2.1.2）——打針

3，光修復（2.2）——曬太陽

4，SOS修復（2.3）——我還無法想像，可能是打針吧

總體上來說，DNA損傷修復，在機理完成後，研究進展就慢了，畢竟修復的時候，一要切實準確監測到到底哪裡出問題了，二要做到精確制導，靶向準確，不能亂修復，三要保證修復效率，實在難。完成這三項，實在是難上加難啊。

樓上講的非常好，我補充，這些是已經發現的DNA修復。

未來前瞻性的DNA修復：（1）母孕血液中是否能夠鑒別嬰兒DNA，並發現DNA損傷並修復。（2）個體化基因組測序技術與致病基因鑒定的發展，能否靶向修復DNA，避免生病。

我認為可能是關於DNA修復新諾獎的方向。（愚淺之見，望有所啟發）

並非分子出身，機制樓上講的都很清楚了～

我覺得DNA修復治療前景蠻好的，尤其是遺傳疾病類。不過對於目前大部分疾病，我們並不是很清晰的了解其原理，尤其是分子層面的機理，更不知道一旦修改會不會產生未知的聯動反應，以及概率。。。所以噶！任重道遠！

我不是分子生物學出生，然而以我淺薄的見識認為生物體自帶DNA修復的光環，今年諾獎獲得者的貢獻也是他們發現了其中的途徑和機理。學界目前研究的熱點還是如何在你想要的位點刪除或者添加你想要的基因，例如ZFN，TALEN, CRISPR/CAS9。基因修復才不是他們考慮的事情，交給細胞自己就可以了。所以私以為不用太糾結於這個問題，有更重要的事情等著我們去做。

我想在不久的以後技術上應該不是一個很難的事情了，現在運用CRISPR就已經可以很容易的改變基因組中的任何片段了。我更加擔心的是一旦這個技術成熟之後所帶來的危害，畢竟一旦改變就是不可逆轉了～