科普：“基因敲除狗”的來源

對(duì)于DNA雙鏈的斷裂這一生物事件，生物體自身存在著DNA損傷修復(fù)的應(yīng)答機(jī)制，會(huì)將斷裂上下游兩端的序列連接起來，從而實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞中目標(biāo)基因的敲除。

▲圖2 CRISPR/Cas9技術(shù)敲除掉部分基因原理圖

而DNA片斷的插入或定點(diǎn)突變的實(shí)現(xiàn)，只需在此基礎(chǔ)上為細(xì)胞提供一個(gè)修復(fù)的模板質(zhì)粒，這樣細(xì)胞就會(huì)按照提供的模板在修復(fù)過程中引入片段插入或定點(diǎn)突變，對(duì)受精卵細(xì)胞進(jìn)行基因編輯，并將其導(dǎo)入代孕母體中，可以實(shí)現(xiàn)基因編輯動(dòng)物模型的構(gòu)建。

▲圖3 CRISPR/Cas9技術(shù)插入新基因原理圖

當(dāng)然，CRISPR/Cas9技術(shù)的成功率并非百分之百。向?qū)�RNA靶向序列的非特異性，以及DNA損傷修復(fù)的不確定性，都可能會(huì)導(dǎo)致基因組上其它位置產(chǎn)生未知的突變，也就是所謂的“脫靶”現(xiàn)象，這也是現(xiàn)階段影響CRISPR/Cas9技術(shù)應(yīng)用的瓶頸之一。但隨著科研人員不斷對(duì)Cas9蛋白的優(yōu)化改造，對(duì)靶基因識(shí)別特異性的增強(qiáng)，CRISPR/Cas9技術(shù)的“打靶”效率將不斷提高。

四、CRISPR/Cas9的前景如何？

CRISPR/Cas9技術(shù)在醫(yī)療健康、生產(chǎn)生活、家畜育種等領(lǐng)域的應(yīng)用，不斷取得喜人的新成果。

如在醫(yī)療健康領(lǐng)域，用iPS細(xì)胞（誘導(dǎo)多能干細(xì)胞）治療人類的鐮刀形貧血癥，可以將病人的皮膚細(xì)胞誘導(dǎo)成iPS細(xì)胞，利用CRISPR/Cas9技術(shù)介導(dǎo)同源重組來修復(fù)發(fā)生突變的血紅蛋白基因，再將修復(fù)的iPS細(xì)胞定向誘導(dǎo)分化為造血干細(xì)胞移植到病人體內(nèi)。此外，像使用CRISPR技術(shù)根除HIV病毒、誘導(dǎo)宮頸癌細(xì)胞自我毀滅、構(gòu)建癌癥模型等最新成果先后被Nature等著名雜志所報(bào)道。在奶制品的發(fā)酵中，利用CRISPR/Cas9增強(qiáng)發(fā)酵菌株對(duì)噬菌體的防御能力；在家畜育種方面，也正在利用基因編輯工具通過對(duì)顯著影響家畜生產(chǎn)性能的基因位點(diǎn)進(jìn)行改良，以實(shí)現(xiàn)豬、牛、羊等大型家畜生產(chǎn)性能的提高等。

但正如科學(xué)是把雙刃劍，任何新技術(shù)的出現(xiàn)都少不了其反對(duì)者的存在，在CRISPR/Cas9技術(shù)得到熱烈呼聲的同時(shí)，不少人也對(duì)它提出了質(zhì)疑，特別是對(duì)其脫靶事件可能導(dǎo)致基因組其他位置產(chǎn)生未知突變表示擔(dān)憂。

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