什么是克里斯普(crispr)？

CRISPR（发音为“crisper”）是聚集的规则间隔短重复序列的首字母缩略词，这是一组在细菌中发现的DNA序列，充当抵御可能感染细菌的病毒的防御系统。CRISPR是一种遗传密码，由攻击细菌的病毒序列的“间隔子”分解。如果细菌再次遇到病毒，CRISPR将充当一种记忆库，使细胞更容易防御。

crispr的发现

20世纪80年代和90年代，日本、荷兰和西班牙的研究人员独立发现了聚集的DNA重复序列。首字母缩写CRISPR由Francisco Mojica和Ruud Jansen于2001年提出，以减少不同研究团队在科学文献中使用不同首字母缩写造成的混淆。Mojica假设CRISPR是一种细菌获得性免疫。2007年，菲利普·霍瓦思（Philippe Horvath）领导的一个团队实验验证了这一点。不久，科学家们就在实验室中找到了一种操纵和使用CRISPR的方法。2013年，Zhang实验室成为第一个发布用于小鼠和人类基因组编辑的工程CRISPR方法的实验室。

crispr的工作原理

本质上，自然产生的CRISPR提供了细胞搜索和破坏能力。在细菌中，CRISPR通过转录间隔序列来识别目标病毒DNA。然后，细胞产生的一种酶（如Cas9）与目标DNA结合并切割它，关闭目标基因并使病毒失效。

在实验室里，Cas9或其他酶切割DNA，而CRISPR告诉它在哪里剪断。研究人员定制CRISPR间隔区来寻找感兴趣的基因，而不是使用病毒特征。科学家们已经修改了Cas9和其他蛋白质，如Cpf1，以便它们可以切割或激活基因。关闭和打开基因使科学家更容易研究基因的功能。切割一个DNA序列可以很容易地用不同的序列替换它。

为什么要使用crispr？

CRISPR并不是分子生物学家工具箱中的第一个基因编辑工具。其他基因编辑技术包括锌指核酸酶（ZFN）、转录激活物样效应器核酸酶（TALENs）和来自可移动基因元件的工程化巨核酸酶。CRISPR是一种多功能技术，因为它具有成本效益，可以选择大量目标，并且可以针对某些其他技术无法到达的位置。但是，它之所以重要的主要原因是它的设计和使用非常简单。所需要的只是一个20个核苷酸的靶点，它可以通过构建一个指南来实现。该机制和技术易于理解和使用，已成为本科生物课程的标准。

crispr的用途

研究人员利用CRISPR制作细胞和动物模型，以识别导致疾病的基因，开发基因疗法，并使生物体具有理想的特性。

目前的研究项目包括：

• 应用CRISPR预防和治疗HIV、癌症、镰状细胞病、老年痴呆症、肌营养不良症和莱姆病。理论上，任何具有遗传成分的疾病都可以通过基因治疗来治疗。
• 开发治疗失明和心脏病的新药。CRISPR/Cas9已被用于消除导致视网膜色素变性的突变。
• 延长易腐食品的货架期，提高作物对病虫害的抵抗力，增加营养价值和产量。例如，罗格斯大学的一个研究小组利用这项技术使葡萄抗霜霉病。
• 将猪器官（异种移植）移植到人体而不产生排斥反应
• 带回长毛猛犸象，也许还有恐龙和其他灭绝的物种
• 使蚊子对引起疟疾的恶性疟原虫具有抗药性

显然，CRISPR和其他基因组编辑技术是有争议的。2017年1月，美国FDA提出了涵盖这些技术使用的指南。其他政府也在制定法规，以平衡利益和风险。

精选参考文献和进一步阅读

• 巴兰古河、弗雷莫河、德沃河、理查兹河、博亚瓦尔河、莫尼厄河、罗梅罗河、霍瓦特河（2007年3月）。“CRISPR为原核生物提供获得性抗病毒能力”。科学。315 (5819): 1709–12.
• 霍瓦思P，巴兰古R（2010年1月）。CRISPR/Cas，细菌和古细菌的免疫系统。科学。327 (5962): 167–70.
• 张福文Y郭X（2014）。“CRISPR/Cas9用于基因组编辑：进展、意义和挑战”。人类分子遗传学。23（R1）：R40–6。