2020年诺贝尔化学奖—“CRISPR”到底是什么

幸福侠侣

今年的诺贝尔化学奖已揭晓，颁给了CRISPR的发现者Emmanuelle Charpentier和Jennifer A. Doudna。按照现在网络流行的说法——她们值得。因为CRISPR确实是会改变和造福人类的发明。
那么CRISPR到底是什么呢？
首先要从基因说起。人类身体里的基因，是生命最初始的密码，它操纵着我们的一切。基因是由碱基对两两相配而成。而CRISPR就像是一把剪刀，可以精准地剪切某一个碱基对。作为基因编辑的工具，它大大提高了编辑的精确度——因为只要配给它正确的引物，它就可以精准地剪切任何基因片段。在一般的DNA序列中，细胞有一套自己的修复系统，一旦DNA断裂， 其中的断点会被non-homologous end joining（非同源末端连接）修复，通常这个片段会被删除或者直接整段敲除掉。而CRISPR正是利用了DNA修复的原理，来完成DNA片段编辑的同时让细胞继续活下去。
其实CRISPR最有名的一个系统是CRISPR-Cas9，其中包含高度重复的回文序列。这个系统存在于细菌和古细菌中，用来抵御病毒的侵入。一旦一种病毒侵入过一次，它的DNA片段就会被取下一部分并保留在细菌的DNA中，以作预防之用。可以实现上述功能的蛋白质，就是CRISPR Cas9。所以，同一种病毒再试图进行感染的时候，细菌就能快速识别出那个病毒，并快速切断它的DNA，让病毒失去活力。可以说Cas9蛋白就是那把剪刀，用来剪断侵入的DNA序列。
因为CRISPR-Cas9的发现，人类发觉其实可以开始用它剪断并编辑指定的DNA片段。Cas9系统里面有一段Guide RNA，这个是指引剪切位置的重要RNA序列。在病毒（或想要编辑的目标）的基因组中，一旦有与Guide RNA相对应重合的目标序列，剪切就可以开始了。之后细胞再把断掉的DNA进行非同源末端连接或者同源重组，这样，编辑过的DNA片段就被保留了下来，从而可以表达新的蛋白质，开始新的功能。

所以说，CRISPR打开了人类研究和操纵基因的潘多拉魔盒，让人类从此可以“自由”和高效率地进行基因编辑。这诺贝尔奖实至名归。

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