CRISPR技术是一个简单而强大的编辑基因组的工具,它使研究人员能够轻易地改变DNA序列并修饰基因功能。它的许多潜在应用包括纠正遗传缺陷,治疗和防止疾病传播和改善作物。然而,它的作用也引发了伦理方面的担忧。
“CRISPR”(发音“crisper”)是“CRISPR- cas9”的缩写,CRISPRs是DNA的特殊延伸。蛋白质Cas9(或“crisprase -associated”)是一种类似于分子剪刀的酶,能够切割DNA链。
CRISPR技术是细菌和古生菌(单细胞微生物)的天然防御机制所适应的,这些生物利用包括Cas9在内的环状RNA和各种Cas蛋白来抵御病毒和其他异物的攻击。它们主要是通过切碎和破坏外来入侵者的DNA来实现。当这些成分被转移到其他更复杂的有机体中时,它就可以操纵基因或者“编辑”DNA。
直到2017年,没有人真正知道这个过程是什么样的。2017年11月10日,在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上发表的一篇论文中,由金泽大学(Kanazawa University)的田中弘(Mikihiro Shibata)和东京大学(University of Tokyo)的Hiroshi Nishimasu领导的研究小组第一次展示了CRISPR在编辑时的样子。
“CRISPR”代表“有规律的间隔短回文重复序列”。它是DNA的一个特殊区域,具有两个截然不同的特征:核苷酸重复和间隔。重复的核苷酸序列DNA的基石在CRISPR区域分布,间隔是在这些重复序列之间散布的DNA片段。
在细菌的例子中,隔离器是从先前攻击有机体的病毒中提取出来的。它们可以作为记忆库,使细菌能够识别病毒并击退未来的攻击。
各种生物的基因组在它们的DNA序列中编码一系列的信息和指令。基因组编辑涉及改变这些序列,从而改变信息。这可以通过在DNA中插入一个剪切或断裂,并将细胞的自然DNA修复机制引入到一个想要的改变中来完成。crisprl - cas9提供了这样做的一种方法。
2012年,两篇重要的研究论文发表在《科学》(Science)和《美国科学院院刊》(Science and PNAS)上,后者帮助将细菌crisprs - cas9转化为一种简单、可编程的基因组编辑工具。