测序技术和生物信息学为我们提供了一系列人类疾病相关的基因，因此，我们可以在早期发现疾病并进行预防和诊治，但是这些都无法从遗传本质上进行修正。而CRISPR技术可以实现基因组的编辑，这为人类研究疾病机制和治疗提供了前所未有的契机。
什么？你还不懂CRISPR技术是什么？
你究竟是搞科研的还是搞笑的？
还不赶紧一起来学习一下。
了解CRISPR原理的同时学学英语
（请在wifi下观看，若是土豪请随意）
文字介绍请往下看
年6月，Doudna/Charpentier联合课题组在《科学》杂志上发表CRISPR/Cas9作为基因编辑技术的第一篇研究论文，首次在体外证明CRISPR/Cas9技术可以切割任何的DNA链，指出CRISPR在活细胞中修改基因的能力，并且完整的讨论了CRISPR在基因组编辑上的可行性。CRISPR/Cas9是继锌指核酸内切酶（ZFN）”、“类转录激活因子效应物核酸酶（TALEN）”之后出现的第三代“基因组定点编辑技术”。
凭借成本低廉、操作方便和效率高，风靡全球实验室。同时期，前前两种实验技术需要在生物公司完成，而CRISPR在实验室就能轻松完成。在年和年，CRISPR是《科学杂志》年度突破的第二名。CRISPR在年和年被《麻省理工科技评论》评为10项突破技术之一。
下面有请我们的主角闪亮登场！
请允许我先来做个自我介绍一大家好，我是CRISPR（全名是ClusteredRegularlyInterspersedShortPalindromicRepeats—成簇的规律间隔的短回文重复序列），本是细菌和古细菌体内的免疫武器，可抵御各类入侵病毒。
原本我以为这就是我最大的本事，但几年前被慧眼识君的科研者发现了我在基因编辑方面的无限极潜力，由此开启了我在科研界中的星光大道。
我为原核生物提供了获得性免疫，跟你们的二次免疫类似。一旦外源DNA再次入侵，我就能识别并切断他们，阻止其表达，类似于你们体内的RNA干扰。
人体免疫流程
真核和原核生物基因沉默机制的相通性
如下图，我就长这个样子了，我由众多短而保守的重复序列区（repeat）和间隔区（spacer）组成。重复序列区含有回文序列，可以形成发卡结构。而间隔区比较特殊，它们是被细菌俘获的外源DNA序列。这就相当于细菌免疫系统的“黑名单”，当这些外源遗传物质再次入侵时，我就会予以精确打击。上游的前导区（leader）被认为是CRISPR序列的启动子。
CRISPR/Cas系统结构
另外，我和上游的Cas（CRISPRassociated，CRISPR关联基因）基因关系密切，常常一起携手进化，因此我又被称为CRISPR/Cas系统。目前一发现有10种Cas基因，其编码的具有核酸内切酶活性的Cas蛋白可与我发生作用。
其中Cas9蛋白脱颖而出。我们荣膺最佳搭档称号。Cas9作为定向内切酶的每一步机制都被科研人员了解透了。我们俩一起组合，想切哪里切哪里，妈妈也打不用担心我的课题了。目前，成功实现了人类细胞中Cas9接到的基因组定向编辑，是编辑，不是剪切那么简单哦。
我仗着得天独厚的结构，在成功将外源靶DNA插入到间隔区后，联合反式crRNA（tracrRNA）将pre-crRNA改造成侦察兵gRNA，一旦靶DNA现身，必定当场狙击，立即剪断。
这时候，DNA修复系统该出场了。DNA断了怎么办？有两种手段可以帮我善后。同源介导修复（HDR）或者非同源末端连接（NHEJ）。具体效果看下图。由名称可知，前者是通过同源介导的修复，后者则比较简单粗暴了，会在断裂处随机插入或缺失。因此，HDR比较受科研人员的青睐。
我的事业低谷期一近年来，我常活跃于科研各个领域里，或让谷物变得更富营养，或PK肿瘤威震四方，或让失明者重见光明，或研发新药给遗传疾病下逐客令，或改变整个种群基因，或成为桥梁再次拉近人猪间的距离，甚至于还会涉足人类生命的禁区——编辑胚胎来改造生命。
正当我自鸣得意，走上科研神坛的时候，我也开始被诟病“脱靶事件”的偶有发生。金足足赤，人无完人，我开始毫不在意，以为是小概率事件。但是5月份的一篇Nature子刊发声公开谴责我在小鼠体内引起了数百种意外突变。
随后有人看不下去，帮我平反，说这篇文章实验设计、数据获取和结论的得出都有问题。我在欣慰的同时，也为自己脱靶这个短版羞愧不已。于是开启了寻找脱靶克星的新篇章。
救星一号一我的女神JenniferA.Doudna教授设计了抗Cas9蛋白（anti-CRISPRprotein，ACR）来助我一臂之力。
人体中的ACRIIC1比较博爱，可强势占领多种Cas9的DNA结合区域，使其无法再与DNA结合，进而阻碍我发挥正常功能。但ACRIIC3则比较专一，只钟情一种Cas9蛋白，也偏爱做红娘，将两个Cas9生拉硬拽到一起，大幅度改变Cas9的结构，让它失去了与DNA结合的能力。
如此，总算给我安上了一个“停止键”。其实，勤恳如我向来有个特性，就是一旦开始工作就停不下来，就好像一辆只有油门、没有刹车的汽车，在基因编辑路一路绝尘而去。这也就是我在编辑起始的6个小时内能准确靶中目标，之后却误伤友军的原因所在。
显然，ACR可在我剪向重要器官之前，狠狠拽开拿着剪刀的双手，从而使脱靶效应降低一半，并提高我的针对性。
此外，女神秉着知其然还要知其所以然的原则，在Cas9死磕的过程中，发现Cas9的REC3域是负责感知靶向结合（targetbinding）准确性的关键所在，其部分突变能够改变Cas9蛋白的特异性，使得sgRNA除非与靶DNA非常匹配，否则HNH核酸酶域不会被激活，并以此设计了一种改良版的、超精确的（hyper-accurate）Cas9——HypaCas9。
救星2号一我的男神张峰不甘示弱，对我刨根问底，找到了我家族中的其他小伙伴——CRISPR/Cpf1系统和CRISPR/C2c2系统。
相比于Cas9酶，小个子Cpf1（Cas12a）酶（分子量小）更容易打进细胞内部；它虽娇小却不娇气，因自带双重切割属性，单靠自己也能将pre-crRNA切割成成熟crRNA，根本无需依赖tracrRNA和核酸酶。
Cpf1眼界宽泛，可识别不同的PAM序列，提高了靶位置选择的灵活性；且为了把HDR拉入自家的阵营，它所剪切的末端多为4-5nt的黏性末端；最重要的是，它可表现出较高的准确性，能够像全球定位系统（GPS）那样发挥作用以便鉴定出基因组中的靶位点。毫无疑问，Cpf1全方位碾压Cas9呢。
至于C2c2酶（Cas13a）就更厉害了，它可是跨界达人，专跟RNAi抢饭碗，且靶向特定的RNA序列。REPAIR系统就是张峰特别钦点普氏菌属细菌（Prevotellabacteria）的PspCas13b，以其失活突变体（只丧失酶切活性）联姻ADAR2蛋白构建而成的。
该系统可将RNA中的腺嘌呤A转变为肌苷I，使得细胞对肌苷I和鸟嘌呤G傻傻分不清，可在任何细胞类型中实现在不影响附近其它核苷酸的前提下，逆转任何致病G-to-A突变的影响。
更逆天的是，升级版的REPAIRv2不仅让全转录组中可检测到的脱靶编辑从降低至仅20个，而且还可实现对一个目标RNA最高达51%的理想编辑。
而这种技术的精妙之处就在于，RNA编辑将基因编码中的错误进行重写，而不是像传统编辑方法那样对DNA片段整体进行剪辑或切除。显然，与DNA编辑所引发的基因组的永久改变不同，RNA编辑提供了一种更安全、更灵活的在细胞中纠正“错误”方法。
既然RNA已经实现了单个碱基编辑，DNA又怎可以屈居人后，自然也是要跟随潮流的。
碱基转换一哈佛大学的DavidLiu教授则利用不同的脱氧酶（来自大鼠）率先将我进行改造，实现了基因中单个DNA碱基的编辑，即将DNA中的胞嘧啶C转化为尿嘧啶U，也就是实现C?G碱基对向T?A碱基对的转换。不久后，来自日本神户大学的科学家们也在Science杂志上发表了一项类似的成果。
如今Liu再次发力，创建“新碱基编辑器”ABE（AdenineBaseEditor），重排目标腺嘌呤（A）中的原子来“顶替”鸟嘌呤（G），然后“诱骗”细胞修复另一条DNA链以完成碱基对的转换，进而实现将A?T碱基对转变为G?C碱基对的功能，有望治疗一系列因点突变而形成的遗传疾病。
而事已至此，我并未就此停步，仍在科研者推动下，坚定不移地向前走着，并期盼着能够早日在临床上得到广泛应用，进而造福更多的人类。
参考文献：
1.HarringtonLB,DoxzenKW,MaE,etal.Abroad-spectruminhibitorofCRISPR-Cas9[J].Cell,,(6):-.
2.ChenJS,DagdasYS,KleinstiverBP,etal.EnhancedproofreadinggovernsCRISPR–Cas9targetingaccuracy[J].Nature,,():-.
3.NishidaK,ArazoeT,YachieN,etal.Targetednucleotideeditingusinghybridprokaryoticandvertebrateadaptiveimmunesystems[J].Science,,():aaf.
4.SchaeferKA,WuWH,ColganDF,etal.UnexpectedmutationsafterCRISPR-Cas9editinginvivo[J].Naturemethods,,14(6):-.
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