今天，你被CRISPR刷屏了嗎

2016年07月08日訊 說到生物圈這兩年最火的名詞，CRISPR當仁不讓。不論你愛不愛車、懂不懂車，你一定知道勞斯萊斯。不論你做不做基因組編輯、混不混生物圈，你不會沒聽過CRISPR。這麼一串生僻的字母憑藉自己的刷屏能力，硬生生紮根在我們的腦海中。

CRISPR到底是什麼？

CRISPR是規律成簇的間隔短迴文重複（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）的縮寫。CRISPR與內切酶Cas9是一對好基友，細菌依靠它們組成的防禦系統對抗外來侵略者。CRISPR-Cas9能夠在引導RNA的指引下，靶標並切割入侵者的遺傳物質。2012年研究者們利用這一特點，將CRISPR系統發展成了強大的基因組編輯工具。該系統使用簡單而且擴展性強，很快便成為了生物學領域最耀眼的明星。

短短三年多時間，CRISPR-Cas9系統的應用已經延伸到了基因敲除、刪除、染色體重組、RNA編輯、全基因組篩選等眾多領域。這個技術如風暴一般席捲而來，為基因工程和生物醫學領域帶來了一場革命，現在正有數以千計的實驗室在使用它。

CRISPR究竟有多火？

CRISPR現在是科研領域當之無愧的吸金王，受到蓋茲、谷歌、杜邦等公司的力捧。去年八月，蓋茲梅林達基金會和谷歌向CRISPR先驅張鋒的Editas Medicine公司投入了1.2億。杜邦公司則與馴鹿生物科學公司聯手，燒錢開展農作物的基因編輯項目。據統計，Editas Medicine、Intellia Therapeutics和CRISPR Therapeutics這三家基因組編輯公司已經拿到了數億美元的投資。

CRISPR恐怕是首個在娛樂圈激起波瀾的生物學技術。去年十一月，樂壇的大咖王力宏在微博上力挺張鋒的CRISPR技術。這條微博發布出去的數小時內，就已經被轉載、評論數千條。千萬少女的偶像王力宏就此成為了CRISPR科普第一人。

去年4月，中山大學的黃軍就課題組對外宣布首次改造了人類胚胎的DNA。這一爆炸性新聞一經發布便受到了國內外科學界的廣泛關注，並引發了支持者和反對者激烈的辯論。12月，美國科學院、英國皇家學會和中國科學院在美國華盛頓聯合主持了一項國際峰會，就人類基因編輯達成共識：基因編輯技術不應用於準備建立妊娠的人類胚胎。今年2月，英國人類受精和胚胎學管理局（HFEA）終於批准了Francis Crick研究所的人類胚胎基因組編輯研究。這意味著人類胚胎基因組編輯首次得到了國家監管機構的支持，無疑為相關領域注入了一針強心劑。

自CRIPSR系統被開發成研究工具以來，這一技術就陷入了激烈的知識產權之爭。目前美國至少有兩個研究團隊就此技術提出了專利申請：以Doudna為首的加利福尼亞大學團隊，和以張鋒為首的MIT和Broad研究所團隊。從提出專利申請的時間來看，實際上Doudna團隊在先，張鋒團隊在後。但張鋒團隊卻率先獲得專利，可想而知Doudna是相當不服氣的。

2015年4月，Doudna團隊要求進行一次聽證會。他們認為根據先來後到的原則，張鋒團隊的申請應該被認為是一次干擾。上個月，USPTO正式同意推進干擾聽證會，以解決這場萬眾矚目的專利大戰。然而出人意料的是，聽證會還未召開Doudna就拿到了一項新專利。這項專利覆蓋了特定的CRISPR編輯方法。「這意味著正在進行的干擾評估將無法終結CRISPR專利之爭，」紐約法學院的法律副教授Jacob Sherkow指出。因為就算Doudna輸掉了這次聽證會，他們仍能限制張鋒及其Editas公司使用一些基因編輯技術。

CRISPR解決的難題

CRIPSR能幫人們解決許許多多的科研和醫學難題。正因如此，CRIPSR研究成果一直在持續井噴。肥胖症是二十一世紀人類健康面臨的最大挑戰之一，會引發心血管疾病、二型糖尿病、癌症等致命疾病。FTO基因突變被認為是最強的肥胖風險因子，這一區域一直是科學家們研究的重點。頂級醫學期刊《新英格蘭醫學》發表的一項研究表明，FTO區域的肥胖風險取決於一個關鍵的核苷酸。研究人員用CRISPR-Cas9系統對這個核苷酸進行編輯，成功改變了脂肪前體細胞的肥胖風險，在人類細胞和小鼠中逆轉了肥胖。（更多詳細信息參見：頂級醫學期刊：CRISPR基因組編輯可以逆轉肥胖）

許多疾病可以通過器官移植來解決，然而可供移植的人類器官並不多。許多研究者希望用豬的器官來解決這個問題。不過，他們必須先解決豬內源性逆轉錄病毒（PERVs）。豬細胞會在壓力下泵出PERVs，感染接受移植的人。

中國浙江大學動物科學學院、美國哈佛大學和麻省總醫院的研究人員發現，CRISPR-Cas9系統能夠更快速、更高效、更準確地分析、替換和改善豬的問題基因。這項發表在Science期刊上的研究，有望為異種器官移植掃清道路。今年三月的New England Journal of Medicine將這一成果稱為「基因工程的壯舉」。

CRISPR簡便到「可怕」

幾乎所有實驗室都可以很方便的進行CRISPR基因組編輯，你只需要在自己感興趣的細胞或生物中表達Cas9內切酶和引導RNA（gRNA）。內切酶Cas9會在gRNA的指導下引入位點特異性的雙鏈斷裂，然後細胞通過同源重組進行修復，最終改寫基因組的特定位點。

CRISPR-Cas9技術非常經濟，操作起來也很容易。對於科班出身的生物狗來說，CRISPR-Cas9實驗根本沒什麼難度。生物學愛好者都可以在自己家或公眾實驗室開展這類研究。就因為這一點，美國情報機構年度全球威脅評估報告將「基因編輯」列入了「大規模殺傷性與擴散性武器」威脅清單。

有捷徑就別走彎路

gRNA可以說是CRISPR系統的靈魂，gRNA設計得不好這個系統就無法起到應有的作用。為此，研究者們已經開發了三十多種軟體工具。不過對於新手而言，找到一款適合自己的軟體並不容易，需要反覆嘗試。現在，Thermo Fisher為大家提供了一條捷徑。該公司在雲計算平台Thermo Fisher Cloud上提供了經過優化和驗證的CRISPR套裝：Invitrogen? GeneArt? CRISPR搜索和設計工具。

Thermo Fisher專家已經預先設計了>600,000種CRISPR gRNA序列，這些序列已經過優化，可用於基因敲除，靶向各基因的前三個轉錄外顯子。登錄Thermo Fisher Cloud，你就可以通過CRISPR搜索工具，在這個龐大的資料庫中尋找適合自己的預設計gRNA。搜索結果包括6條帶有PAM位點的CRISPR靶序列、帶有gRNA結合位點的外顯子圖譜和各CRISPR序列的潛在脫靶位點。在Thermo Fisher雲平台上，你也可以自己設計CRISPR gRNA。CRISPR設計工具會用專利演算法分析你的目的序列，進行從頭gRNA設計。等你選好gRNA設計之後，可以直接加入購物車，輕鬆購買相關產品。

很少有一種革命性技術像CRISPR這樣平易近人。可以說，只要你有靠譜的idea，在CRISPR技術加持下想不出成果都難。不過，CRISPR領域也因此成為了你追我趕的激烈賽場。免費註冊Thermo Fisher Cloud，相信可以讓你少走一些彎路。

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