作為近幾年大熱的一個(gè)全新的基因編輯技術(shù)，CRISPR與中國也頗有淵源。擁有

　　是出生于中國河北石家莊的華裔科學(xué)家，更是當(dāng)今最受關(guān)注的華裔生物學(xué)家之一。這位青年才俊出生于1982年，1993年隨父母移民美國愛荷華州得梅因市。2009年，張鋒獲得斯坦福大學(xué)化學(xué)及生物工程博士學(xué)位。2017年，他晉升為美國麻省理工學(xué)院理學(xué)院終身教授，同年8月15日，榮膺阿爾伯尼生物醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，值得一提的是，他是該獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)立以來

　　獲得此獎(jiǎng)項(xiàng)的華人學(xué)者。2018年4月，張鋒獲得美國人文與科學(xué)學(xué)院院士稱號(hào)。

　　說起張鋒和CRISPR技術(shù)的故事，最早可以追溯到2016年。2016年1月，國際基因測(cè)序先驅(qū)Eric Lander在國際學(xué)術(shù)期刊《Cell》發(fā)表綜述文章，就此將張鋒的名字和CRISPR技術(shù)緊緊聯(lián)系到了一起，綜述中評(píng)論：“

　　，這一技術(shù)起源于原核生物免疫系統(tǒng)（最初用于抵抗外源遺傳物質(zhì)的入侵）。CRISPR技術(shù)是迄今為止為數(shù)不多的可用于靶向基因組編輯的三項(xiàng)技術(shù)之一，另外兩項(xiàng)技術(shù)是ZFN（鋅指核酸酶）和TALEN（轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)核酸酶)。

　　之后，CRISPR技術(shù)就具有了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，它幾乎可以在任何生物體和細(xì)胞類型中進(jìn)行雙鏈斷裂，使靶向基因組的編輯技術(shù)簡(jiǎn)化、高效化，從而促進(jìn)了基因組編輯技術(shù)的成熟。此外，CRISPR-Cas9在基因敲除、內(nèi)源性基因表達(dá)調(diào)控、染色點(diǎn)活細(xì)胞標(biāo)記、單鏈RNA編輯和高通量基因篩選等方面得到了有效的應(yīng)用。

　　CRISPR-Cas9技術(shù)的實(shí)施讓可用于研究基因功能的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臄?shù)量大大提升，從而使基于CRISPR技術(shù)的疾病造模順利推進(jìn)

　　實(shí)質(zhì)上，CRISPR-Cas9是在CRISPR技術(shù)之上的修改，這一修改使其成為一個(gè)通用的、適應(yīng)性強(qiáng)、并針對(duì)特定基因組的編輯工具。這個(gè)改良版的CRISPR技術(shù)利用gRNA引導(dǎo)的Cas蛋白來切割目標(biāo)DNA序列，這使得CRISPR-Cas9憑借著

　　如前文所述，CRISPR技術(shù)是生物科研的有利幫手，在諸多領(lǐng)域都有涉獵?，F(xiàn)如今，無論是在疾病發(fā)展、預(yù)防還是臨床上，基因編輯都已成為一種可行手段。

　　生物體內(nèi)存在一種內(nèi)在機(jī)制來修復(fù)引入到其遺傳物質(zhì)中的損傷。其中一些基因損傷［如DNA雙鏈斷裂(DSBs)］可能是致命的。未修復(fù)的DSBs會(huì)導(dǎo)致染色體異常和細(xì)胞死亡。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，幾種DSBs修復(fù)機(jī)制已經(jīng)進(jìn)化到可以應(yīng)對(duì)這些致命的DNA損傷。兩種DSBs修復(fù)途徑被廣泛認(rèn)為是哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的關(guān)鍵DNA修復(fù)機(jī)制:

　　與ZFN和TALEN不同的是，CRISPR基因編輯技術(shù)是基于RNA-to-DNA編碼進(jìn)行定位的。

　　基于CRISPR技術(shù)的CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)克服了以往基因編輯技術(shù)的幾乎所有缺點(diǎn)。

　　因此，唯一的Cas蛋白［以化膿性鏈球菌Cas9蛋白(SpCas9)應(yīng)用最廣泛］，幾乎可以用于所有細(xì)胞和生物體的基因編輯?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)和生成一種新的CRISPR靶向點(diǎn)位很簡(jiǎn)單，只需改變一個(gè)小RNA分子（gRNA或sgRNA）中的向?qū)蛄屑纯?。在CRISPR-Cas9技術(shù)中，gRNA作為一種嵌合RNA(crRNA)與SpCas9相互作用，通過crRNA的向?qū)蛄信c靶位點(diǎn)之間的堿基對(duì)（Watson-Crick）引導(dǎo)Cas9到達(dá)靶點(diǎn)。由于引導(dǎo)序列或間隔序列與靶點(diǎn)(原位點(diǎn))相同，細(xì)菌Cas蛋白進(jìn)化出了一個(gè)非常智慧的系統(tǒng)來區(qū)分自序列和非自序列，這就是PAM（polyacrylamide）依賴的DNA裂解系統(tǒng)。一旦上述條件被滿足，Cas9蛋白的內(nèi)切酶活性被激活，待修復(fù)的DSBs被引入目標(biāo)位點(diǎn)。這些DSBs被內(nèi)源性的DNA修復(fù)機(jī)制修復(fù)，導(dǎo)致DNA改變，例如DSBs位點(diǎn)的小缺口被位點(diǎn)修補(bǔ)。這些位點(diǎn)就像是CRISPR技術(shù)在DNA上留下的腳印。

　　在臨床科研方面，利用CRISPR基因編輯技術(shù)構(gòu)建動(dòng)物疾病模型，通過對(duì)動(dòng)物模型進(jìn)行病理研究，可以更好地了解重大疾病的機(jī)理，在藥物研發(fā)和臨床治療中都扮演著重要角色。

　　有研究者通過CRISPR技術(shù)延伸出一種可在小鼠胚胎中實(shí)現(xiàn)效率更高的、甚至可以同時(shí)敲除多個(gè)基因的方法，使得在受精卵中同時(shí)引入基因、修飾基因等成為可能。

　　除了小鼠外，該技術(shù)也同樣應(yīng)用于其他哺乳類動(dòng)物中，例如，利用以CRISPR-Cas9技術(shù)為首的基因編輯技術(shù)構(gòu)建人豬嵌合體等，從而為糖尿病患者提供胰腺移植的來源。其中，PDX1作為胰腺發(fā)育中的重要調(diào)節(jié)基因之一，在促使胰腺發(fā)育成熟和保證其功能完整中都占有了重要的地位，為基因敲除提供了更多的可行性選擇。

　　該技術(shù)還可應(yīng)用于靈長類動(dòng)物中的研究，對(duì)人類未來醫(yī)學(xué)發(fā)展同樣有著不可忽視的重大意義

　　。由于臨床抗生素的不規(guī)范使用以及病原體的不斷進(jìn)化導(dǎo)致的抗生素耐藥性的問題備受關(guān)注。細(xì)菌種群不斷發(fā)生突變，以防御現(xiàn)有抗生素的殺傷作用，目前已經(jīng)進(jìn)化出了一些超級(jí)細(xì)菌。更糟糕的是，這類病原體幾乎對(duì)所有的抗生素都不敏感，往往是致死性院內(nèi)感染的大面積爆發(fā)元兇。

　　針對(duì)這一棘手的問題，CRISPR-Cas9技術(shù)堪稱“希望之光”。在最新的研究中，該技術(shù)可通過噬菌體傳遞針對(duì)耐藥細(xì)菌的基因靶點(diǎn)作為靶向耐藥候選體，使耐藥細(xì)菌對(duì)抗生素不再耐藥，同時(shí)也不會(huì)對(duì)人體造成傷害。以此類推，針對(duì)病毒感染序列的特異性抗病毒藥物也在研發(fā)中，

　　在基因治療方面，CRISPR技術(shù)主要用于修復(fù)突變基因、敲除致病基因和誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞等

　　。在一些對(duì)基因治療敏感的疾?。喝鐔位蜻z傳病、眼科疾病、艾滋病及腫瘤等，可采用CRISPR技術(shù)導(dǎo)入正?；蚧蚓庉嬓迯?fù)缺陷基因等手段進(jìn)行疾病的治療。除此之外，在治療人類的鐮刀形貧血癥方面，可以將病人的皮膚細(xì)胞誘導(dǎo)成IPS細(xì)胞（誘導(dǎo)多能干細(xì)胞），再利用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)。Nature等著名雜志曾先后報(bào)道使用CRISPR技術(shù)在根除HIV病毒、誘導(dǎo)宮頸癌細(xì)胞自我凋亡、構(gòu)建癌癥模型等臨床科研成果。

　　先前，加州大學(xué)舊金山分校(University of California, San Francisco)的研究人員和猛犸象生物科學(xué)公司(Mammoth Biosciences)的科學(xué)家們?cè)凇蹲匀簧锛夹g(shù)》(Nature Biotechnology)雜志上發(fā)表了一項(xiàng)研究，

　　。值得一提開云中國 Kaiyun中國官方網(wǎng)站的是，猛犸象生物科學(xué)公司的顧問委員會(huì)成員包括了CRISPR的先驅(qū)者Jennifer Doudna。新冠病毒核酸檢測(cè)需要4到6個(gè)小時(shí)。但這項(xiàng)測(cè)試也顯示，與現(xiàn)有的冠狀病毒檢測(cè)技術(shù)相比，它產(chǎn)生假陰性的可能性略高一些。

　　針對(duì)該項(xiàng)進(jìn)展杜蘭大學(xué)(Tulane University)的病毒學(xué)教授Robert Garry評(píng)論道：“現(xiàn)有的冠狀病毒檢測(cè)存在的問題已經(jīng)引起了臨床醫(yī)生的注意，他們發(fā)現(xiàn)有一部分感染了COVID-19的病人核酸檢測(cè)結(jié)果為陰性。”盡管Garry沒有參與這項(xiàng)研究。但是，他補(bǔ)充提出：“

　　CRISPR技術(shù)在新冠病毒檢測(cè)方面有潛力，但就該項(xiàng)測(cè)試的準(zhǔn)確性而言有點(diǎn)夸大其詞了

　　面對(duì)幾十年來從未有過的嚴(yán)峻形勢(shì)，新冠肺炎在全球范圍內(nèi)的傳播是人類共同面臨的一場(chǎng)挑戰(zhàn)，能否打贏這場(chǎng)疫情攻堅(jiān)戰(zhàn)，背后代表的是全人類的健康事業(yè)。我們應(yīng)該對(duì)不斷有新的技術(shù)、新的療法、新的藥物可用于新冠肺炎診斷及治療而感到歡欣鼓舞，也應(yīng)理解任何一種技術(shù)和科研成果在真正服務(wù)于人類健康事業(yè)之前，都

　　腦癌無情，科學(xué)有愛：這位全球知名腫瘤醫(yī)生以身試藥，為革命性藥物 “打樣”