什么是CRISPR？

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什么是CRISPR？
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长长的路

CRISPR（Clustered,  Regularly Interspaced,  Short Palindromic Repeats）– Cas 系统在微  生物中进化，作为防御入侵噬菌体的防御机制。这 个系统是一套基因编辑工具的基础，这些工具能够 在从健康和诊断到农业和能源的广泛研究领域取得进展。  更多内容请到默克生命科学官网查看：www.sigmaaldrich.cn
基因编辑是对DNA序列的一种特定的、有针对性的 改编，涉及到DNA的添加、去除或修饰。CRISPR 系统通过两个主要组件完成基因编辑：
1. 向导RNA（gRNA）
2. 细菌来源的核酸
酶（如 Cas9）
  gRNA是一个特定的RNA序列，旨在识别核酸酶 并将其导向目标脱氧核糖核酸区域，它由两部 分组成：CRISPRRNA（crRNA）和反式激活  crRNA（tracrRNA）。crRNA是与靶DNA互补的 17-20个核苷酸序列，因此根据靶基因而变化。相  反，tracrRNA是一个不变的序列，作为将Cas核酸 酶连接到crRNA的支架。
第一个CRISPR编辑系统使用了一个由两部分组成  的gRNA复合物，由一个单独的crRNA和tracrRNA 组成，但现在标准的做法是使用一个单一的gRNA   （sgRNA）方法，将crRNA和tracrRNA结合成一 个RNA分子。图1显示了CRISPR基因编辑复合体的 总体示意图。

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CRISPR的热度在分子生物界持续了数年，而2020年的诺贝尔化学奖授予给了两位CRISPR的奠基者，更是将CRISPR的研究热潮推上了顶峰。
CRISPR实际是（clustered regularlyinterspaced short palindromic  repeats，成簇的有规律的间隔短回文片段）的简称。  1987年，科学家在大肠杆菌中发现了一段“无法确定功能”的DNA，这段DNA中有一些小片段具有几乎相同碱基排列方式，他们被一些排列方式多变的DNA隔开。当时,  科学家们并没有意识到他们已经探到了原核生物免疫秘密的边缘。


后来，科学家们获取了更多细菌基因组数据后，通过大量比较，鉴定出了位于CRISPR一侧的Cas1-4四种基因。
随着更深入的研究，科学家发现，CRISPR实际上与抵抗外来因子有关，细菌通过Cas蛋白获得免疫。当病毒将自己的DNA注入细菌的时候，Cas识别PAM（protospacer-adjacentmotif,   原间隔序列毗邻基序），接着就将其切割成小段，将前体间隔序列片段整合到CRISPR中，并遗传给自己的后代。若后期或者后代再次遭遇同种DNA入侵的时候，其转录产物便能识别入侵，并借助Cas基因表达的核酸酶清除入侵者的DNA。
利用这个发现，科学家改造CRISPR为基因编辑技术，改装tracrRNA-crRNA，使它与Cas9结合，当他们进入细胞核并识别PAM序列后，会在其后方3个碱基的地方切断DNA，并产生平末端切口。为了将编辑工具顺利转入细胞核，科学家探索出了在载体上插入核定位信号，以及电穿孔和利用病毒整合的方法。因为操作简单，CRISPR/Cas9在几年时间里成为分子生物学技术的热门。

大力水手

CRISPR是Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats（常间回文重复序列丛集）的缩写。意思为“成簇的、规律间隔的短回文重复序列”，简而言之是细菌防御病毒侵入的一种机制。
CRISPR是存在于细菌中的一种基因组，该类基因组中含有曾经攻击过该细菌的病毒的基因片段。细菌透过这些基因片段来侦测并抵抗相同病毒的攻击，并摧毁其DNA。这类基因组是细菌免疫系统的关键组成部分。透过这些基因组，人类可以准确且有效地编辑生命体内的部分基因，也就是CRISPR/Cas9基因编辑技术。
简单地说，CRISPR就是一把“分子剪刀”，能够剪断DNA分子。
PS：
目前主要有三种基因编辑技术
1、人工核酸酶介导的锌指核酸酶技术（ZFN）
2、转录激活因子样效应物核酸酶技术（TALEN）
3、RNA引导的CRISPR-Cas核酸酶技术（CRISPR-Cas9）
CRISPR-Cas9是指继ZFN、TALEN之后出现的第三代“基因组定点编辑技术”，也是目前的生命科学研究的热点，诺奖重灾区。基因编辑工具CRISPR-Cas9使得通过操纵DNA来提供所需的基因或者让致病性的基因失去功能成为可能。与前两代技术相比，其成本低、制作简便、快捷高效的优点，让它迅速风靡于世界各地的实验室，成为科研、医疗等领域的有效工具。CRISPR-Cas9技术被认为能够在活细胞中最有效、最便捷地“编辑”任何基因。

长长的路

CRISPR是生物科学领域的游戏规则改变者，这种突破性的技术通过一种名叫Cas9的特殊编程的酶发现、切除并取代DNA的特定部分。这种技术的影响极其深远，从改变老鼠皮毛的颜色到设计不传播疟疾的蚊子和抗虫害作物，再到修正镰状细胞性贫血等各类遗传疾病等等。该技术具有非常精准、廉价、易于使用，并且非常强大的特点。
CRISPR来自微生物的免疫系统，这种工程编辑系统利用一种酶，能把一段作为引导工具的小RNA切入DNA，就能在此处切断或做其他改变。以往研究表明，通过这些介入，CRISPR能使基因组更有效地产生变化或突变，效率比TALEN（转录激活因子类感受器核酸酶）等其他基因编辑技术更高。虽然CRISPR有许多优点，在人类癌细胞系列中，它也可能产生大量“误伤目标”，尤其是对不希望改变的基因做修改。

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