基因掠夺者在洪荒(crispr/cas9在医学和生命科学领域的应用)
近日，中科院广州生命科学研究院宣布，其团队与中山大学合作，利用 CRISPR/Cas9技术改造猪的基因组，成功制备出首个具有稳定功能的 CRISPR/Cas9编辑猪。该成果在国际上首次实现了对猪基因组的高效、精准和快速编辑。这也是*科学家在哺乳动物基因组编辑研究领域取得的又一重大成果。
其实， CRISPR/Cas9技术在医学和生命科学领域有着广泛的应用价值和广阔的应用前景，如可用于临床*多种遗传性疾病，可以辅助癌症患者进行精准*等等，这篇文章就是对 CRISPR/Cas9技术在生物医学领域中的一个应用介绍。
一、基因编辑的现状
基因编辑是一种人为的对生物体基因组中特定的脱靶效应进行修改的方法，通过这种方式可以改变基因表达。对于人类而言，这是一个非常具有挑战性的工作，因为我们自身并不知道在基因组中会产生什么突变，如何准确地定位这些突变和它们所产生的功能是一个难题。不过，随着 CRISPR/Cas9系统的发展，这个难题已经被轻松攻克。
在过去5年里， CRISPR/Cas9系统已经成为最受关注的技术之一，被称为“基因掠夺者”。目前在基因编辑领域具有统治地位的是来自美国*科学院和美国*医学院的科学家们。自2006年以来，美国*科学院已经在《科学》杂志上发表了数十篇有关 CRISPR/Cas9技术及其应用的文章。
目前来看，在基因编辑领域中主要有两个方向：
①利用 CRISPR/Cas9系统进行基因编辑：第一个利用该系统进行基因编辑的研究项目是 ZFNs和 Tnp等人发现并证明了其在动物细胞中可以高效地破坏染色体 DNA和靶 DNA。
②基于 CRISPR/Cas9系统的新的基因编辑工具开发：近年来，以 CRISPR/Cas9为代表的新一代高效、精确、廉价、安全和易用的基因编辑工具越来越受到研究者们的重视。而这些工具中最受关注的就是 CRISPR/Cas9系统。因为该系统不仅能够高效地编辑基因组，而且*作简单、成本低廉，不需要实验室中复杂而昂贵的 DNA重组仪器，这是该领域众多研究人员热衷于开发新工具的主要原因之一。
二、Cas9的特性及使用方法
1、 CRISPR/Cas9系统是一种在植物和动物体内存在的基因编辑技术。与传统的 DNA定点编辑系统不同， CRISPR/Cas9系统使用的是在自然界存在的一类特殊的脱靶 DN*段。当细胞在生长和分裂过程中发生 DNA复制时，它会产生脱靶效应，造成基因组不可逆的突变或修饰。而 CRISPR/Cas9系统使用一种特殊的 RNA分子（称为“CRISPR”），对这些 DN*段进行精确的靶向切割。
2、它是一种特异性的 DNA序列编辑工具，可以用于进行基因编辑、敲除、*等。
3、Cas9蛋白与其同源基因具有极强的序列特异性和同源性，因此可以针对特定基因位点进行精确编辑。
4、在 CRISPR/Cas9系统中，每个细胞只能表达一种同源蛋白。因此， CRISPR/Cas9系统还可以进行更精确的靶向编辑，例如针对特定区域的靶向编辑等。
5、 CRISPR/Cas9系统可以通过对细胞基因组进行精确*作而实现各种遗传*作，从而在基因组上形成*、缺失、突变或定点修饰位点。
6、使用 CRISPR/Cas9系统进行基因编辑需要几个步骤：细胞培养；提取细胞基因组 DNA；扩增 DN*段；包装成重组载体；转染细胞；扩增重组质粒；进行检测。
三、 CRISPR/Cas9系统在医学和生命科学领域的应用
CRISPR/Cas9系统是一种能高效精准地切割 DNA序列的基因组编辑系统。Cas9蛋白具有与 DNA互补的6个碱基对（5个位于碱基C,1个位于G），所以可以高效精准地切割 DNA序列。Cas9蛋白可以与 DNA序列互补，也就是说它可以切割单个碱基对。目前已报道的 CRISPR/Cas9系统有两种类型，分别是 sgRNA介导的Cas9和Cas9非介导的Cas9,而非cas9介导的 CRISPR系统目前正在研究中。
利用 sgRNA介导的基因组编辑技术可以将病人体内有缺陷或者病变的基因进行剔除。例如，可将一些癌症患者体内的癌细胞进行剔除，保留正常细胞。利用 sgRNA介导的 CRISPR/Cas9系统也可以进行基因编辑，可以将带有异常基因的细胞剔除，留下正常细胞。当然，这些方法都是建立在对病人基因组进行检测并对病人进行个性化*上。
而Cas9非介导系统在实验室中已经有了广泛的应用。如：基因编辑、*物筛选等。
在医学和生命科学领域中，目前已经有许多实验室应用 CRISPR/Cas9系统进行基因编辑和*物筛选。其中如用于临床*多种遗传性疾病：如血友病、地中海贫血、苯丙酮尿症等；辅助癌症患者进行精准*等。
四、未来发展方向
首先，我们需要继续深入理解 CRISPR/Cas9系统在组织和细胞中的功能和工作机制，完善其对细胞的改造过程，使得其更好地应用于体内编辑和基因组编辑，降低脱靶效应风险，提高其在临床*中的安全性和有效性。其次，在未来的发展过程中，我们需要探索更多新的编辑技术和方法，例如： CRISPR/Cas9基因编辑系统与其它类型基因工程技术结合；利用 CRISPR/Cas9系统构建人工基因组文库，开展疾病相关的基因组学研究；利用 CRISPR/Cas9系统开展生物信息学研究；开发更为准确、有效的 CRISPR/Cas9编辑体系等。再次，我们还需要将 CRISPR/Cas9技术拓展至其它物种以及细胞类型中，包括模式生物细胞、植物、动物以及细菌等。最后，我们还需要将 CRISPR/Cas9技术与人工智能（AI）进行结合，运用人工智能系统开展新的临床试验策略和方案设计等。
基因掠夺者在洪荒之中，祝基因掠夺者早日走出洪荒！！！
五、总结
CRISPR/Cas9技术作为一项新兴的基因编辑技术，它具有编辑效率高、*作灵活、安全性高、设计简单等特点，在分子生物学研究领域中的应用是十分广泛的。但是，由于 CRISPR/Cas9技术作为一种新的基因编辑方式，它在基因编辑领域应用的时间还比较短，其在生物医学领域中的应用还处于初级阶段，但是这并不妨碍它在临床医学和生命科学研究中发挥重要作用。
不过，随着科学家们对 CRISPR/Cas9技术研究的不断深入和改进，这种技术将会变得更加高效和精准。比如通过利用 CRISPR/Cas9技术可以设计出更加优质的基因突变体，更好地为人类服务；而且通过对不同物种进行遗传修饰改造，也能创造出更多适应人类需求的生物。
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