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基因編輯是什麼？

 

隨着人類歷史進入21世紀，分子生物學時代也跟隨到來。經過基因測序技術，人類已經能夠經過科學手段瞭解基因的DNA序列，以及它在生物體中所起到的做用（基礎知識請閱讀基因是什麼）。

 

當基因序列在生物體中的做用逐步被認知以後，人們天然會思索，可不能夠經過人爲的方式，改寫基因序列中某一段/某幾段的代碼，從而達到人爲控制生物體特定表徵的目的。經過幾代科學家的研究，目前這種技術手段已經成型。本節教將爲你們闡述基因編輯的原理。

 

就像宋丹丹小品中的段子講的，問「把大象裝進冰箱分幾步」同樣，咱們在開始講述基因編輯技術以前，也要弄清楚，若是要進行基因編輯應該「分幾步」。

根據目前的基因編輯技術，這個過程基本分爲三步：

一、定位；二、剪切；三、修復。

 

在弄清楚須要的步驟以後，咱們就須要找到對應的工具。首先咱們須要一個「定位器」，這個定位器要作到在超過30億個鹼基對中找到一組/幾組特定的基因序列，因此對於定位器，必需要求作到定位足夠精準；其次咱們須要一個「剪刀」，這個剪刀負責把特定的DNA雙鏈結構剪斷，因此這個剪刀要足夠鋒利；最後，咱們須要一個「修復器」，它負責在發現DNA結構斷裂後對其進行修復。

 

在這三個工具中，「修復器」是生物體自帶的，在本節不進行另外的闡述。在本節中重點闡述的是「定位器」和「剪刀」，這也是歷代科學家一直尋找和努力改進的工具。

 

目前的基因編輯工具大致分爲三種，它們分別是ZFN、TALEN和CRISPER-CAS9。其中ZFN和TALEN因爲精準性差或操做很是繁瑣，基本已經沒落，本節特別介紹CRISPER-CAS9。

 

CRISPER-CAS實際上是細菌體內的一組生物分子，它是細菌的免疫系統的一部分，是幫助細菌抵禦病毒入侵的。其中CRISPER主要負責識別和定位病毒的DNA，至關於咱們上面分析中提到的「定位器」。CAS的主要職責就是負責剪掉這些病毒DNA。經過CRISPER與CAS的聯手，細菌即完成對病毒的免疫做戰。

 

CRISPER-CAS做爲高效基因編輯器的誕生基礎，要得益於CAS9的發現。CAS9是CAS蛋白的特殊成員，它的特色是簡單、易於人工合成。這個特性使它與CRISPER聯手，誕生了目前爲止最簡單高效的基因編輯器CRISPER-CAS9。

 

CRISPER-CAS9的誕生，使得人類高效率編輯基因成爲可能。它兼顧了操做精度和操做簡便的優勢，而且，它還能夠同時編輯多個基因點位，而且沒有物種限制。

 

CRISPER-CAS9的誕生能夠類比人工智能，它做爲一個工具，可讓不少創新紮根其上。它能夠實現不少基因治療領域以外的產業應用和開發，例如基礎醫療摸排研究、農業、古生物研究、能源領域等不少創新，均可以基於這項高效基因編輯工具。

 

總結一下

 

今天你須要記住的幾個知識點：

一、基因編輯須要三步：定位、剪切、修復。

二、基因編輯高效工具CRISPER-CAS9誕生於細菌免疫系統。

三、CRISPER-CAS9不只精準，並且能夠同時編輯多個基因點位。

四、CRISPER-CAS9做爲基礎工具，可激發更多創新。

 

本節爲你們講解了基因編輯的步驟和工具，下一節，咱們將爲你們講解基因編輯領域的大佬們都在玩什麼。