CRISPR/Cas9：精確編輯基因組的魔術剪刀？

1.什么是基因剪刀呢？

研究發現，細菌有一種能力極強的免疫系統：當外來的病毒（噬菌體）感染細菌時，細菌就利用身體里的一種酶（Cas9）來切斷外來病毒（噬菌體）的基因。這樣，外來的病毒（噬菌體）不能在細菌身體里復制了（繁殖了），就相當于把病毒（噬菌體）間接殺死了，這樣細菌就不會得病了。

根據這種現象，32歲的中國留美博士張鋒（在美國麻省理工學院）發明了一種叫作CRISPR/Cas9的技術，也叫基因編輯技術，這種技術能對基因進行剪切，形成了一套基因編輯系統，或許將來人們治病可以選擇“基因手術”。

我們知道，人生病大多是由于基因的關系。例如，人患癌癥，大多是由于基因突變。如果用CRISPR/Cas9技術將機體里發生突變的基因剪切掉，植入健康的基因，人的癌癥就會從根本上治愈。

2.基因編輯研究引起“科研潮”

CRISPR/Cas9技術研究成功以后，世界各國幾千個有關實驗室都紛紛利用CRISPR/Cas9技術廣泛地開展著方方面面的研究，掀起了一股基因編輯研究熱潮。

例如，中國科學院昆明動物研究所的研究人員，利用基因編輯技術對兩個品種的猴子進行基因改造（學術用語叫基因修飾）。經過基因修飾的猴子繁殖的后代，獲得了兩個基因靶向修飾的小猴子。這一研究工作引起了國外同行專家的特別關注，研究論文發表在美國《細胞》雜志上。

中國科學院遺傳發育所的研究人員用該技術對水稻和小麥基因進行修飾改造，從事育種研究，獲得成功。這一研究工作首次證實了CRISPR/Cas9技術能夠用于植物的基因編輯。研究論文刊登在美國《自然生物技術》雜志上。

中國科學院上海生物化學與細胞生物學研究所的科研人員，用基因編輯技術治愈小白鼠的白內障遺傳病。這一研究成果為疾病治療開辟了新徑。研究論文發表在美國《細胞·干細胞》雜志上。

3.艾滋病也能被根治嗎？

美國坦普爾大學神經科學研究院主任卡邁勒·哈利利教授和他的同事利用基因編輯技術，首次成功地從人類細胞中徹底清除了潛在的艾滋病病毒（HIV-1病毒）。該項研究成果發表在美國《國家科學院院刊》上。研究人員認為，這是朝著永久治愈艾滋病的方向邁出的重要一步。專家表示：“這是一項令人興奮的發現，不過現在還沒有準備進行臨床試驗，它只是證明了我們正朝著正確的方向前進。”

哈利利教授說，因為艾滋病病毒（HIV-1病毒）永遠不會從人體的免疫系統消滅，只有用基因編輯技術徹底剪切病毒基因，才能根治艾滋病。

4.修飾人體免疫細胞

據最新消息，美國加州大學舊金山分校的研究人員，已成功利用CRISPR/Cas9技術修飾了人體T細胞。

T細胞是免疫細胞，改造能使其升級更具殺傷力。如艾滋病病毒感染人體時，就是利用其表面的CXCR4蛋白來感染T細胞，使其喪失了殺傷力。修飾T細胞使其表面的CXCR4蛋白失去活性后，艾滋病病毒就不能感染T細胞了。

在癌癥免疫療法中，此基因編輯技術能成功關閉PD-1蛋白分子，進而誘導T細胞攻擊腫瘤。該技術修飾改造T細胞，對治療人體自身免疫疾病、癌癥、艾滋病等都是一個新的思路。科學家非常看好此技術，T細胞在血液中循環，能到達很多病灶，也方便從患者體內采集，經編輯后再回輸到患者體內，能更有針對性地治療（此成果見美國《國家科學院院刊》2015年7月刊）。

這種CRISPR/Cas9基因剪刀技術，是一種簡便、價廉、多功能、高效率的新技術，它也因此被譽為“基因組編輯的魔術手術刀”。

（本文出自《知識就是力量》雜志2015年9月刊《基因剪刀——基因組編輯的魔術手術刀》，作者：張樹庸）