CRISPR— Cas9 革命性的技術(shù)突破

讓我們暫時(shí)從幻想中回到現(xiàn)實(shí)世界。基因技術(shù)的進(jìn)步，客觀上說(shuō)還是為我們的生活帶來(lái)了不少便利。而隨著這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步，今后在很多方面的應(yīng)用都會(huì)變得更為安全高效。傳統(tǒng)的基因編輯技術(shù)由于科技水平的限制而無(wú)法完全被掌控，之前出現(xiàn)的轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，其核心是將一種物種的某個(gè)DNA片段植入細(xì)菌，然后由細(xì)菌導(dǎo)入想要改造的物種中，從而將一種物種的DNA段移植入另一種物種。

雖然這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但就目前生物科研的水平來(lái)看，它存在著不少缺陷。其中最重要的是如何讓載有DNA片段的細(xì)菌到達(dá)另一生物基因組的正確位置，因?yàn)橹挥械竭_(dá)正確位置并讓兩種不同基因組完美結(jié)合后才能達(dá)到理想的效果。很多專業(yè)人士形容這就像是在編輯一本書，遺憾的是傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法明確地告訴你將新的內(nèi)容粘貼到這本書的哪一部分，于是你只能多次地重復(fù)這個(gè)粘貼過(guò)程，直到它偶然來(lái)到正確位置為止。

這樣的過(guò)程對(duì)于基因編輯技術(shù)而言顯然過(guò)于初級(jí)，而科學(xué)家們?cè)谝苍谙氡M辦法來(lái)提高基因編輯的可操作性，幸運(yùn)的是CRISPR-Cas9技術(shù)被發(fā)現(xiàn)了。CRISPR-Cas9全名為“成簇的、規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列”，是細(xì)菌防御病毒入侵的一種機(jī)制，2012年才被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并加以利用，成為生物醫(yī)學(xué)史上第一種可高效、精確、程序化地修改細(xì)胞基因組包括人類基因組的工具。

CRISPR-Cas9最神奇的地方在于它能夠在生物的基因組中迅速地找到特定的位置，通過(guò)精準(zhǔn)的“剪切與粘貼”，將新的DNA片段植入到生物的基因組中。聽上去就像是用office軟件編輯一個(gè)文檔一樣簡(jiǎn)單。事實(shí)上這一技術(shù)被業(yè)內(nèi)稱為第三代基因編輯技術(shù)，相較于以前傳統(tǒng)的基因編輯技術(shù)，CRISPR-Cas9技術(shù)不僅定位精確，其在基因組中可用的編輯位置也比傳統(tǒng)技術(shù)多很多。在編輯過(guò)程中，CRISPR-Cas9技術(shù)無(wú)須切斷DNA雙鏈，僅切開單鏈的編輯方式大大降低了染色體變異的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)然，簡(jiǎn)單、方便、易于操作是最為重要的一點(diǎn)。《科學(xué)》雜志說(shuō)，由于CRISPR有著精確、成本低及操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，許多科研機(jī)構(gòu)都開始開發(fā)利用這項(xiàng)技術(shù)，它“將會(huì)給許多領(lǐng)域帶來(lái)持久的興奮和樂(lè)觀”，勢(shì)必“對(duì)研究產(chǎn)生革命性影響”。可以預(yù)見，在今后的基因編輯領(lǐng)域里，CRISPR-Cas9等先進(jìn)技術(shù)將會(huì)很快取代原先的技術(shù)走到大眾視野之中。

此前，提到“轉(zhuǎn)基因”之類的詞，大部分人都會(huì)表現(xiàn)出質(zhì)疑的態(tài)度。當(dāng)你知道口中盡情咀嚼的牛肉中其實(shí)含有許多胡蘿卜的基因，那種感覺對(duì)于任何人來(lái)說(shuō)應(yīng)該都不會(huì)很好受。不過(guò)新技術(shù)的出現(xiàn)也許可以從根本上改變這一局面。傳統(tǒng)觀念中，人們總是認(rèn)為基因中既然包含了生物的一切生命特征信息，那么其必然含有這種生物成形的本質(zhì)要素。而轉(zhuǎn)基因技術(shù)會(huì)讓人感覺這種技術(shù)人為地改變了生物中的本質(zhì)要素，于是豬不再是豬，而番茄也不再是番茄了，雖然它們看上去還是原來(lái)的樣子。新技術(shù)的使用可以在某種程度上打消這些顧慮，原因在于CRISPR-Cas9之類的技術(shù)讓我們可以直接編輯生物原有的基因組，而無(wú)須將另一種生物的DNA片段植入，從心理層面上更容易讓人產(chǎn)生認(rèn)同感。

可以預(yù)見，在今后的基因編輯領(lǐng)域里，CRISPR-Cas9等先進(jìn)技術(shù)將會(huì)很快取代原先的技術(shù)走到大眾視野之中。

CRISPR-Cas9技術(shù)

CRISPR是生物界中早已存在的基因編輯技術(shù)，它是細(xì)菌和病毒進(jìn)行斗爭(zhēng)的武器。當(dāng)病毒入侵一個(gè)物種以后，物種體內(nèi)的細(xì)菌就會(huì)記錄下病毒的部分DNA，當(dāng)外來(lái)DNA再次入侵時(shí)，細(xì)菌體內(nèi)的同源DNA就會(huì)轉(zhuǎn)錄激活，通過(guò)名為Cas9的蛋白將外來(lái)DNA序列雙鏈剪切，從而阻止外來(lái)DNA在細(xì)菌內(nèi)生存。CRISPR-Cas9技術(shù)正是運(yùn)用了這一原理。