“魔剪” CRISPR/Cas9，你 get 到了吗？

我们身体中的每个细胞都包含一份完整的基因组，超过20000个基因，30亿个DNA碱基。

DNA分子由两条链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，并通过简单的配对原则连接在一起。A与T配对，G与C配对。

我们的基因塑造了我们作为个体和物种的特性。

基因对人类健康也有着巨大的影响，由于DNA测序技术的发展，研究人员已经发现了数千个能影响我们患病风险的基因。

为理解基因的作用机制，研究人员需要找到控制它们的方法。

改变活细胞的基因并不容易，但最近研发出一种新方法有可能显著提高我们编辑任何物种，包括人类，DNA的能力。

CRISPR技术是基于细菌用来保护自己免受病毒感染的天然防御系统发展起来的。

当细菌检测到病毒DNA的存在时，它会产生两种类型的短链RNA，其中一种包含与入侵病毒的DNA序列互补的序列。

这两种RNA与一种叫做Cas9的蛋白质形成复合物。Cas9是一种核酸酶，可以切割DNA。

当能匹配病毒基因的RNA，被称为guide RNA，在病毒基因组中找到它的目标时，Cas9就会切断目标DNA，使病毒失效。

在过去这些年里，该系统的研究人员意识到，通过根据靶标改变guide RNA序列，该系统不仅可以切割病毒DNA，还可以在精确选择的位置切割任意DNA序列。

这个过程不仅可以在试管中完成，还可以在活细胞的细胞核内完成。

一旦进入细胞核，Cas9复合物将靶向一个称为PAM的短序列上。Cas9将DNA解旋并将其与目标RNA匹配。

如果匹配完成，Cas9蛋白将使用两个小分子剪刀切割DNA。

当这种情况发生时，细胞会试图修复切口，但修复过程容易出错，导致基因突变使基因失效，方便研究人员能够了解该基因功能。

这些突变是随机的，但有时研究人员需要更精确，例如，用正常基因替换突变基因。

这可以通过添加一个携带所需序列的DNA来实现。

一旦CRISPR系统开始切割，这个DNA模板可以与切割端配对，重组并替换原始序列。

所有这些都可以在培养细胞中完成，包括可以分化成多种不同细胞类型的干细胞。

也可以在受精卵中完成，从而创造出具有靶向突变的转基因动物。

与以前的方法不同的是，CRISPR可以同时针对多个基因，这对于研究复杂的人类疾病是一大优势，因为这些疾病不是由单一突变引起的，而是由多个基因共同作用引起的。

这些方法正在迅速发展，并将在基础研究、药物开发和农业中有许多应用，也许最终也有可能用于治疗人类遗传疾病。