CRISPR/Cas这项明星技术自问世以来，凭借着成本低廉，操作方便，效率高等优点已经吸引了无数欢呼和掌声。在短短几年之内，它已经成为了生物科学领域最炙手可热的研究工具，并有近篇相关文献发表。CRISPR/Cas技术的先驱者们，包括张锋以及两位美女科学家珍妮弗·杜德娜和艾曼纽·夏邦杰，更是获得了众多荣誉和奖项。
2DNADNA学名脱氧核糖核酸，位于细胞核中，是生物细胞内携带有合成RNA和蛋白质所必须的遗传物质的一种核酸。DNA分子结构中，两条多脱氧核苷酸围绕一个共同的中心轴盘绕，脱氧核糖-磷酸链在螺旋结构的外面，碱基朝向里面。两条多脱氧核苷酸练反向互补，通过碱基间的氢键形成的碱基配对相连，形成相当稳定的组合。
DNA中的碱基有4钟，简称为A、T、G、C，四种碱基有互补关系，在双链结构中，A与T对应，C与G对应，图中绿色碱基为A，红色碱基为T。DNA中的碱基对的顺序代表了生物的遗传信息。
3DNA的表达双链的DNA结构，通过转录，用其中一条链通过碱基配对的方式生成信使RNA，RNA可以出细胞核，根据RNA上的遗传信息指导蛋白质的合成，这一过程被称为翻译。
4噬菌体的启发噬菌体是一种病毒，分为头部和尾部，头部是一个二十面体的结构，里面有DNA，尾部是蛋白质，包含一些触手。当噬菌体碰到细菌的时候，会用触手抓住细菌，尾部的小管子会突破细菌的细胞壁，然后把头部的DNA释放到细菌的细胞中，这些DNA会利用细菌内部的条件不停的复制，并且长出蛋白质外壳，然后从细菌内部出来继续寻找新的细菌实现自我复制。
但是并不是所有的细菌都会被噬菌体消灭，人们发现没有被噬菌体消灭的这些细菌的DNA的碱基对中，总会有些重复的类似NGG（N可以是任意碱基对）的结构，按道理说病毒或者细菌如此小，它们的DNA表达应该是非常直白和高效的，不应该出现这么多表达同一个意思的重复序列。直到年过后，科学家才发现这是细菌对噬菌体的防御机制。具体过程是这样的：细菌会把噬菌体的DNA切下一小段，然后断开自己的DNA，并把噬菌体的这一小段DNA插入自己的DNA中，然后细菌会在这小段DNA的前后加上一段重复的序列NGG作为标记。接着细菌的DNA会复制出一段含有噬菌体DNA的RNA片段，这段RNA会与其他DNA做比对，如果发现其他DNA中含有相同的片段，则对其进行标记，并指挥一种名为cas9的酶将这段DNA切断，使其失去活性。这是细菌的一种免疫机理。
5CRISPR/cas9技术应用CRISPR/Cas是进行基因编辑的强大工具，可以对基因进行定点的精确编辑。在向导RNA和Cas9蛋白的参与下，待编辑的细胞基因组DNA将被看作病毒或外源DNA，被精确剪切。但是，CRISPR/Cas9的应用也有一些限制条件。首先，待编辑的区域附近需要存在相对保守的NGG序列。其次，向导RNA要与PAM上游的序列碱基互补配对。上图展示了最基础的两种CRISPR/Cas9技术应用。最基础的技术就是基因敲除。如果在基因的上下游各设计一条向导RNA（向导RNA1，向导RNA2），将其与含有Cas9蛋白编码基因的质粒一同转入细胞中，向导RNA通过碱基互补配对可以靶向PAM附近的目标序列，Cas9蛋白会使该基因上下游的DNA双链断裂。而生物体自身存在着DNA损伤修复的应答机制，会将断裂上下游两端的序列连接起来，从而实现了细胞中目标基因的敲除。如果在此基础上为细胞引入一个修复的模板质粒（供体DNA分子），这样细胞就会按照提供的模板在修复过程中引入片段插入或定点突变。这样就可以实现基因的替换或者突变。对受精卵细胞进行基因编辑，并将其导入代孕母体中，可以实现基因编辑动物模型的构建。随着研究的深入，CRISPR/Cas技术已经被广泛的应用。除了基因敲除，基因替换等基础编辑方式，它还可以被用于基因激活，疾病模型构建，甚至是基因治疗。
6结语随着人们对基因的深入了解，基因技术一定是医学领域未来主流的发展方向，从源头上解决问题也更符合人类的利益和希望。目前已经有各种利用此技术治疗疾病的实验正在进行，期待成果能够早日问世。
参考文献：
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Westra,EdzeR.;Buckling,Angus;Fineran,PeterC.CRISPR–Cassystems:beyondadaptiveimmunity.NatureReviewsMicrobiology.-05,12(5):–.ISSN-.doi:10./nrmicro
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