魔剪Crispr， 它到底是什么？

未来你会定制你的宝宝么？...





你可曾想过，如果有一天人类可以编译自己，让自己变得更加完美，不再受到疾病的困扰。。那该多好





那么故事还得从这说起：



人体的适应型免疫系统都被我们熟知， 当我们第一次抵御外敌之后，会对第一次遇见的外敌产生记忆，当我们第二次再遇到相同的外敌的时候， 先前产生的记忆就可以被抽取出来，更快速的想办法除掉外敌。

如下图：




同理， 那细菌会不会用一样地方法抵御外敌呢？





科学家一直在探索这个问题，我们熟知的限制性内切酶

（restriction enzymes）早在1950 年代就被科学家发现了，这个酶也是细菌抵御外敌的一种手段，用特定的酶去切特定的天敌的DNA，比如噬菌体的DNA。但是这个酶是先天性免疫系统 （innate immunity）。并没有什么记忆可言。

举个例子： ECORI 限制性内切酶。





可是每一种内切酶只能认定特定的DNA序列， 所以使用这种酶有很多限制。

如下图：



直到1980年代，科学家开始发现细菌的DNA里有一系列连续的序列，结构特别特殊。但是没人知道它是用来干什么的。

如下图：



2005年，科学家发现这些重复序列中每个空隙都可以保存一段噬菌体的DNA， 所以科学家证明细菌在利用噬菌体的DNA来抵御噬菌体的攻击。

证明了细菌的适应性免疫系统(Crispr/Cas system)的存在。



中国科学家 Feng zhang 首次证明Crispr/Cas 系统可以编辑人类细胞中的基因。



直到2012年左右，两位女神 Jennifer Doudna 和 Emmanuelle 发现了cas9 这个蛋白，可以通过替换引导者（CrRNA）来让cas9 蛋白剪断任何一段DNA，从而实现基因编辑技术。

Crispr的优势在于，这个系统可以替换不同的“剪刀向导” 去剪任何你想要剪断的DNA序列，只要找到PAM，你就可以剪断在PAM之前的第三个碱基。如下图：

Crispr Cas9系统（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats）

是细菌抵抗噬菌体的秘密武器，通过这个系统可以精确地剪断噬菌体DNA，从而导致噬菌体DNA无法繁衍生息。

惊喜的是，我们可以加以利用它，让它剪断任何我们想要剪断的DNA，然后利用生物体的修复功能来编辑我们的DNA。 （无论是替换DNA，或者改变DNA）

首先我们要补充一下基础的知识，然后再了解这个魔剪：





第一章：



细菌怎么应对自己的敌人呢？





















只要CrRNA连接上目标DNA，魔剪就开始工作了。（但是如果连不上，魔剪就启动不了。所以需要设计能与目标DNA连接的CrRNA）





整体回顾：







第二章

每个生物体在DNA破损的时候都有自我修复的功能，细菌也不例外。

















既然Crispr cas9 系统可以做到这些，科学家们为什么不利用这个系统去裁剪我们身上的DNA呢？







所以，当我们换上合适的CrRNA后，它就可以引导我们去我们想要裁剪的DNA那。（比如一些能导致先天性疾病的变异基因那，进行裁剪。）然后利用生物体的自我修复系统去替换掉疾病的DNA，嵌入我们随后注入的健康DNA。









想象一下，当技术成熟后，我们可以利用基因编辑技术来修改任何我们想要的基因片段。比如定制婴儿，将所有的优质基因嵌入到胎儿的基因组里，让他们远离疾病的痛苦，并且拥有优质的外貌。这可能就是未来。

可是这个技术要面临巨大的社会压力，道德伦理压力，也可能存在巨大的隐患。基因危机也可能会在未来降临。

人类喜欢未来，也不知未来，我们能做的还是小心谨慎为好。

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