生物科學的臨界點
遙遠的記憶
年齡稍微大一點的朋友們大概記得年少時的那個克隆多利羊嗎？
多利羊是用了右上母羊的乳腺細胞的細胞核，替換了左上母羊卵子的細胞核，通過各種刺激，使得本來不是幹細胞（Stem Cell）的乳腺細胞具有了幹細胞的性質（可以生長為完整的成羊）
多利羊的轟動是它驗證了之前20世紀生物學的最偉大發現雙螺旋DNA結構確實是正確的。以前我們很長時間都認為只有植物可以進行類似的克隆，比如植物的嫁接，標本培育。
雙螺旋脫氧核糖核酸結構（DNA）
這裡要織出來的是DNA實際上是上世紀50年代兩位科學家聯手發現的：James Watson和Francis Crick在劍橋發現的。
Francis 最早1953年的雙螺旋模型手稿
但是話說，這麼小的結構，密碼排序，當時的計算機技術真的沒有辦法做任何實質工作。不知Francis和James當時是否遇見到這個工作的下一步實質進展將會是半個世紀之後，不知道他們當時什麼心情？
被多利羊證明適用於包括所謂最高級的和人類相差無幾的各種哺乳類動物。從1993年多利羊之後，生物工程就換上了快車道。其中名聲很大但其實沒有什麼突破意義的有許多：比如人類基因組工程。
人類基因組計劃
這玩意兒大概所有的意義就是出了一筆錢把基因測序的價格在十年之間降低了幾個數量級把?畢竟發現了一個密碼，測序把密碼抄一抄是一個最直接的方向。但這也離發現雙螺旋DNA半個世界了快。
原始的基因編輯
然後是各種基因的修剪，幹細胞生長之類。早在多利羊誕生之前，原始的基因修剪技術Recombinant DNA就出來了，舉個例子，當代的胰島素的生產就是我們扮演上帝的結果：
左邊黃色是人類產生胰島素的基因序列
右邊綠色的是某細菌（概念類似奶牛）
把這段胰島素基因接到細菌的基因序列中
把這段基因放回細菌中去
給這個細菌一個適宜的環境和刺激
（使得這段基因得到活性）
培育出大量的帶有胰島素基因的細菌
提供條件在細菌體內產生大量的胰島素
經過如上過程我們就得到了胰島素。這個整個過程不單止對於某個特定的修改非常昂貴（只能用於這種大量需求的應用），而且並不十分方便，整個技術要求切割的部位必須有複雜的限制。具體的技術比較複雜，不過這裡簡要的說就是Recombinant DNA必須在一個叫做Palindrome Sequence或者「迴文序列」出現才能激發切割嫁接等的操作。
圖中左右兩段DNA左讀和右讀都是一樣
在右圖中的摺疊下山下兩端是完全對稱的
且不說這個技術的價格，但這個每幾千個DNA才出現一次的迴文序列就大大限制了人類對於DNA的隨意編輯的能力。
但就這個技術人類也能玩各種神奇的東西了，比如老鼠身上長人耳朵。
Vacanti Mouse
九十年代的生物實驗室模仿上帝之作。
另一個方向就是幹細胞培育器官，或者任何一個人類希望能夠培育幹細胞的東西。幹細胞收到激發之後，實際上最原始一般是長成整個生物個體的，但是人類在實驗中希望可以創造一個可控的環境讓幹細胞可以聽從指揮，長個什麼就是什麼。比如下面的：
美國這項技術為了讓大眾所接受最開始是為了那些軍人再生器官
美帝報道中他們已經可以在如圖的人造器官中放一些幹細胞生長然後進行移植
但這麼牛逼的技術居然這麼多年沒有轉化
也不知是真是假
主要這種多個幹細胞共同生長實在是太牛逼
在單一幹細胞都沒法控制的現在
這內部邏輯也是讓人覺得nb
生物學的前沿
反正基本就這麼幾個路數：
幹細胞培育屬於很難一蹴而就的地方，因為幹細胞的培育的各種條件需要反覆試錯，早在現代科學昌明之前，植物的嫁接培育人類就已經掌握了植物的幹細胞培育技術了。多利羊的突破實際上糾正了人類一直以來認為只有植物才有非繁殖細胞培育幹細胞的可能的錯誤認識。但有了這個理論突破之後的所有的技術，都是要一點一點積累的，所以具體也沒啥好說。反正慢慢實驗唄，35度不行調高2度試試之類，一個循環又是無數經歷無數金錢。。。外圍的蛋白質研究更是如此。。。不過還是要提綱攜領，綱舉目張的看的話，還是基因和幹細胞技術比較根本。。。畢竟是當上帝的事情。
但是DNA編輯不一樣，技術突破來了。
CRISPR
CRISPR最初被人發現是在細菌內部預防病毒的一個機制。總體來說，CRISPR是一個利用過往生命體有的攻擊過他們的病毒的遺傳信息的碎片，根據這個和生命題內的DNA遺傳信息對比，並在對比成功處進行切割等的操作，已達到對某種已知（擁有過往的遺傳信息碎片的）的病毒攻擊的免疫。
上圖是獲得免疫的過程（Immunization）
下圖是免疫過程（Immunity）
上圖是獲得免疫的過程（Immunization）
病毒或者是別的途徑獲得了有害的DNA序列，CRISPR/CAS就像剪刀一樣把有特徵的一些DNA序列切下來，存在自己的DNA序列中。完成了記錄的工作。
下圖是免疫過程（Immunity）
DNA轉化成pre-crRNA序列，內部通過CRISPR/CAS把這些pre-crRNA序列切割成crRNA然後利用這些RNA作為對比序列，CRISPR/CAS就可以精確的找到這些有記錄的病毒遺傳序列，並在找到之後把他們切碎，失去攻擊性。
如果你真的看懂了上面兩張圖，那麼你大概應該了解這個CRISPR/CAS還僅僅局限在對於DNA的剪裁。它的最牛逼的地方是可以精準定位——非常精準的找到一個遺傳序列，並且在符合的位置精確地剪一刀。
但是在各種Cas（Cas1,2,3...）的過程中，我們發現了CRISPR/Cas9，於是便有了光。。。
CRISPR/Cas9
Cas9並不僅僅是剪斷，而是可以連接上自己的一段嵌入的遺傳序列。
CRISPR/Cas9本身的功能示意圖
這個過程CRISPR/Cas9不單只在關鍵的地方剪了一刀，還連接了一段指定的基因。這樣經過修復（此修復大概和一般的細胞基因修復沒有區別），基因就被在指定的地方精確地插進了一段基因。
加上細胞的DNA修復功能之後的示意圖
這個是什麼意思呢？有了特定的CRISPR的手術刀和準確的編輯能力，我們不單只可以修改編輯幹細胞，我們甚至可以對活著的生物整體修改它的遺傳信息。
可以隨意修改基因啊。任何細胞，任何時候。。。類似美國隊長的科幻就快達到了。
而這個東西的最大優勢還不在這個精準上，而是：
有15年的報道說CRISPR把之前的基因編輯方法（且不說各種限制）的價格降了兩個數量級。
但是，如果人類真的成了神，可以隨意更改基因，創造生命的話。生命還會是奇蹟嗎？
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