基因编辑

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1. 革命性的基因编辑技术

叶水送

自然杂志 2016, 38 (2): 147-149. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2016.02.013

摘要（2041）

PDF（pc）（1235KB）（1373）

2016年3月24日，美国《科学》杂志发表了合成生物学领域一项里程碑式的重要研究，人类基因组研究先驱克雷格•文特尔(Craig Venter)及其团队耗费20年时间，设计并制造出了一种最简单的人工合成生命体，该生命体仅有维持生命所需的473个基因，是目前已知最小的生命体基因组。据介绍，研究者利用一种叫做规律成簇间隔短回文重复序列(CRISPR/Cas9)的技术实现对特定基因的筛选。该研究有望帮助科学家更好地了解细胞中每个必需基因的功能。

CRISPR/Cas9技术再次发挥重要作用。2015年年底，《科学》杂志“年度十大科学发现”将基因编辑技术CRISPR/Cas9列为年度科学发现榜首。早在2012年和2013年，《科学》杂志就已将CRISPR纳入到年度10大科学发现的榜单中，不过彼时它属于陪跑的“角色”。如今这种革命性的基因编辑技术已经走入全球各地科学家的分子生物实验室中，成为科研工作者探索生命奥秘以及临床科研人员攻克疾病的有力工具。

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2. CRISPR-Cas9技术发展史：25年的科学历程

郭晓强

自然杂志 2016, 38 (4): 278-286. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2016.04.008

摘要（2857）

PDF（pc）（2176KB）（4152）

CRISPR-Cas是一种重要的原核生物获得性免疫系统。CRISPR序列可转录并加工为非编码RNA——crRNA，而Cas利用其DNA核酸外切酶完成RNA介导的靶DNA剪切，从而抵御噬菌体和质粒等DNA的入侵。在这一系统基础上改进并发明目前生命科学领域广泛应用的CRISPR-Cas9基因编辑技术。通过对CRISPR序列发现、结构命名、功能预测、实验证实、机制研究和系统改进等的描述，以期能对CRISPR-Cas9技术的诞生过程有一个全面的了解。

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3. 严谨实验结果现真知——中国学者成功解开基因编辑脱靶疑团

何东明

自然杂志 2019, 41 (2): 151-156. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2019.02.009

摘要（3275）

PDF（pc）（2867KB）（558）

基因编辑技术在修复致病突变与种质改良方面都有重要的发展前景，被广泛使用于基础与应用研究中。该技术的真实脱靶率一直存在争议，严重阻碍了其发展。2019年3月，杨辉、高彩霞分别领导的两项研究终于揭示了脱靶的奥秘，其成果同时在《Science》发表。在小鼠与水稻中的研究一致发现：胞嘧啶编辑器会造成严重的点突变，而腺嘌呤编辑器与经典的CRISPR/Cas9技术没有明显的脱靶效应。文章综述了脱靶的疑团为何长期未解，最新研究是如何通过构建严谨的实验对照实现了精密的脱靶检测并得到严谨的数据与结论，同时初步讨论了在风险未能排除之前，人类必须谨慎开展人体临床试验。

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4. CRISPR/Cas9系统：开启基因编辑新时代 ——2020年诺贝尔化学奖简介

蒋艳红, 吴宇轩

自然杂志 2020, 42 (6): 456-462. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2020.06.004

摘要（3892）

PDF（pc）（1177KB）（2974）

2020年的诺贝尔化学奖颁给了两位研究CRISPR/Cas9的科学家，以表彰她们对新一代基因编辑技术开发及分子机制研究所做出的贡献。CRISPR/Cas9基因编辑技术一经诞生就被视为21世纪最为重要的生物发现之一。由于其稳定高效， CRISPR/Cas9技术已经成为基因组编辑的强大工具，在生命科学的各个领域都展现出广阔的应用前景，并且也为疾病的临床治疗提供了新策略。文章回顾了两位科学家对CRISPR/Cas9基因编辑系统开发的重要贡献，同时也对基因编辑技术的发展及应用进行了简单介绍。

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5. 面向微生物的CRISPR基因编辑工具的功能应用

程洲华, 俞汉青

自然杂志 2024, 46 (5): 317-329. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2024.05.001

摘要（872）

PDF（pc）（3332KB）（238）

成簇规律间隔短回文重复(CRISPR)系统作为一种强大且可调控的基因编辑工具，由于其精准性和灵活性，在微生物机制解析、功能强化以及检测溯源等领域中有着广阔的应用前景。其中，Cas(CRISPR associated)蛋白的特异性识别与切割(cis-cleavage)以及无差别的附属切割(trans-cleavage)，作为CRISPR系统的两大核心功能而备受关注。基于特异性识别和切割功能建立的高效微生物基因组编辑工具，实现了对微生物功能的强化，增强了其在环境保护、生态修复以及能源回收等领域的应用能力；基于其附属切割功能创制的病原微生物的快速检测方法，为病原微生物引起的疫情防控提供了技术支撑。文章着重介绍CRISPR基因编辑技术在微生物中的应用现状和发展前景。

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