基因编辑技术及应用

             人类正在突破自身进化的局限，过去我们说人生70古来稀，随医疗水平的提高，人类的寿命屡创新高。而基因编辑技术的出现，则使人类完全可以长生不老。一。基因编辑技术CRISPR-Cas9的诞生过程CRISPR-Cas9是细菌体内的一组生物分子，它们是细菌抵御病毒入侵的免疫系统。其中CRISPR的这个部分序列和入侵细菌的病毒DNA序列相似，而Cas则负责剪切删除掉这些病毒DNA，这样细菌就可以避免被病毒干扰。早在1987年，人们就发现了有着特殊序列机构的CRISPR基因，后来才认识了Cas，以及CRISPR和病毒序列相似的特点。2007年，酸奶公司的科学家发现：用于生产酸奶的嗜热性链球菌的抗病能力和细菌CRISPR基因高度相关。这时CRISPR-Cas作为细菌免疫体系的功能和它的工作机制才首次得到证实。而Cas9作为Cas的特殊成员，简单小巧，更易于合成。简单的核酸定位加上简单的蛋白剪切，为简单高效的基因编辑器的诞生奠定了基础。

        CRISPR-Cas9技术一经问世，立即备受追捧。原因如下：1。与读取相比，基因编辑可以赋予人们更多的自由度和操控权。2。CRISPR-Cas9在技术上取得了突破，同时保障了精确度和操作的简便性。最早人们用非致病病毒来做插入，用RNA干扰做抑制来操控基因，但这些方法的精确度较差。后来的基因编辑技术ZFN，精准度提高了，但操作繁琐，耗时又昂贵。后来的TALEN技术，各方面有所改善，但依然靠蛋白质来定位编辑靶点。而CRISPR-Cas9只需要一段很小的RNA片段和Cas9这个简单的剪切蛋白就可以完成任务，操作简单又降低了成本。3。CRISPR-Cas9还可以同时编辑多个基因位点，没有物种限制，可以实现基因驱动。这些优势使得CRISPR-Cas9扩展了它的使用场景和现实意义。二。几乎“无所不能”的利器1。如此看来，CRISPR-Cas9可以说是像人工智能一样，是能激发很多创新的平台级技术。理论上借助这项技术，我们可以改造任何生物，在非基因治疗领域，它的产业机会在于各种应用的开发。2。Caribou Biosciences公司将注意力放在基因编辑以外更广阔的应用领域：科研、生物工程以及农业。

          3。在基础科研领域，对疾病病因的筛查和疾病模型的建立是CRISPR-Cas9的研究方向。CRISPR-Cas9对大量潜在致病基因进行地毯式排查。利用这一方法，科研人员已经筛选出了可以增强免疫细胞抵抗艾滋病病毒的关键基因HIV。4。许多疾病尤其精神疾病，有多基因控制的复杂病因，因为CRISPR-Cas9可以同时多基因编辑，使得建构这些疾病的小鼠模型的工作量从数年数月缩减到数天。三。George Church在基因编辑技术上的贡献CRISPR-Cas9的诞生和发展最重要的人物就是哈佛大学遗传学教授George Church，CRISPR-Cas9的只是他研究一角，他专注的是整个基因编辑和基因测序领域。从他的研究中，你会看到基因编辑技术、基因组学，乃至分子生物学这40多年以来的发展脉络、现状及未来。1。基因测序的成功实践。George Church跟随导师完成了第一代基因测序，推动了1984年基因组计划的启动，2005年他又发明了成为第二代基因测序的重要技术 —“聚合酶测序方法”，如今被广泛运用于商业化基因测序。

         2。基因编辑技术的成功应用。George Church和杨璐菡用CRISPR-Cas9成功构建出敲除了所有内源性病毒基因的猪，紧接着，他们把CRISPR-Cas9和同源重组方法结合，改造出真正可以用于器官移植的猪。3。DNA的信息储存技术。他将一段电影中每个像素的信息用DNA序列编码，利用CRISPR-Cas9把这些编码按顺序插入细菌的基因组中，这种方法还原出的信息准确度高达90%。随细菌的繁殖，其中的信息被大量、低成本地复制，以及高密度地储存。三。存在的弊端CRISPR-Cas9并不是完美无缺的，在对人的基因治疗中，它存在着一定程度的脱靶问题。因此，CRISPR-Cas9直接用于人体治疗的时机还不成熟。