Crisprpr革命：你需要知道什么

就在几年前，Crispr被称为Quirky的方式，细菌捍卫了一些生物学家和酸奶公司的病毒。

那是Crisper专家塞缪尔斯特恩贝格，博士，现在，哥伦比亚大学助理教授Vagelos医师和外科医生开始将其作为实验室的研究生学习詹妮弗Doudna.。“Crispr似乎没有与人类健康有很大的相关性，但它是一个很大的，开放的游乐场，有很多迷人的问题，没有人在努力，”斯诺贝格说。“我记得在会议上展示我的工作，放下这个词克里普尔克并刚刚变黑凝视。“

现在，CRISPR似乎在科学和大众媒体中无处不在。这种基因编辑技术有望加速基因疗法的发展:欧洲的首个CRISPR试验已于去年开始进行，美国的镰状细胞癌和罕见癌症试验也获得了FDA的批准。流行文化去年也注意到了这一点，CRISPR在惊悚片《狂暴狂魔》(Rampage)中首次在好莱坞亮相，并被喜剧演员约翰·奥利弗(John Oliver)嘲讽为“基因编辑中的微软Word”。

然后来到“克里普尔婴儿”。中国研究员的科学家和公众相似令人震惊，当时中国的研究员声称他已经编辑了两个女婴的基因组，以防止未来的艾滋病毒感染。该启示领导了许多克里斯普人专家提出了一个五年的全球暂停论人类中的遗传基因组编辑。

“CRISPR将在未来几年以多种方式影响我们的社会，无论是在农业、人类健康还是传染病方面。只有了解crispr的基础知识——它是如何工作的，它能做什么，不能做什么——公众才能对负责任的使用基因编辑技术做出明智的决定，”Sternberg说。

我们最近与Sternberg关于CRISPR争议以及技术领导的地方。去年，Sternberg在哥伦比亚大学Vagelos医师和外科医生开始自己的实验室，他是微调Crispr的组成部分，使其更有效，更容易出错。

您能否向我们简要介绍CRISPR的工作原理？

这不是一个完美的类比，但Crispr类似于单词中的“查找和替换”工具。在Word中，您在搜索框中键入要查找的单词;在CRISPR中，我们创建了一种在基因组中搜索特定序列的RNA分子。在Word中，您输入替换字;随着CRISPR，我们发送酶以切割DNA和用作编辑DNA的模板的分子。

通常具有CRISPR，CAS9酶被送到部位切割DNA，但CRISPR也可以沿其他酶拖动。一些更新的技术使用Crispr不适用于基因编辑，而是沿着可以转动基因的酶，或者可以直接将DNA的一个字母直接改变到另一个字母的酶而不切割DNA链，这可以引入误差。这些技术可能比原始的更简单的切割版本更令人兴奋。

为什么我们不能现在治愈所有遗传疾病？部署CRISPR在我们的DNA中修复错误是什么困难？

控制DNA修复仍然是开发临床应用基因编辑的主要瓶颈。人们说CRISPR是一个编辑工具，但CRISPR-CAS9真的只是编辑的触发器。这是切割DNA的机器，但是切割被修复的方式仍然很难预测和控制。

换句话说，尽管对基因进行随机改变很容易，但最难的是控制确切的改变。因此，要治疗像镰状细胞病这样的疾病，将有缺陷的基因转化成完全健康的基因副本，并使其具有临床应用的效率，仍然非常困难。

这就是为什么开发CRISPR疗法的公司针对的是那些没有必要控制确切修复的情况。因此，在镰状细胞的情况下，不是直接修复血红蛋白中的突变，而是在基因组的不同部分引入突变，这更容易执行，而且仍有预期的治疗效果。

对活着的病人来说，传输是另一个大的挑战:如何将这些编辑工具传输到复杂的器官和组织?从病人身上取出细胞，在实验室中对它们进行修饰，然后将它们返回到类似身体的血细胞中进行镰状细胞治疗，这种治疗方法绕过了主要的传输障碍，因此这些治疗方法得到了最多的关注。

基因编辑工具已经存在几十年。关于Crispr的特别是什么？

在以前没有准确地操纵遗传信息的方法。细菌和酵母的基因工程已经令人惊讶地工作了几十年。但在人类细胞中，并且在像小鼠这样的动物模型中，我们没有同样的工具。

限制因素是一种以精确度针对基因组的特定部分的一种方式，这真的是可能的剧本。CRISPR是一个可编程机器：基本上将基因组中精确位置的GPS坐标插入，然后将基因编辑分子递送至该部位。

我认为关于CRISPR最强大的是这种基本能力，可以在惊人的大型基因组中发送分子到非常精确的位置。我们的基因组中有超过30亿个字母，在细胞内跳舞，但随着CASPR，我们现在可以用手术精度操纵个人信件。

随着所谓的CRISPR婴儿，人类胚胎被编辑，因此变化将被递减到后代。你对这个消息的直接反应是什么？

说实话，我并不感到惊讶。在我们的书中[“《创造的裂缝:基因编辑和控制进化的不可思议的力量》)，詹妮弗·杜德纳(Jennifer Doudna)和我在文章中写道，生殖系编辑是科学家前进的一个不可避免的里程碑。支持和反对在临床使用种系编辑都有合理的理由。一方面，如果CRISPR可以帮助父母在没有其他选择的情况下怀孕，而且被证明是安全的，那么有人可能会问，为什么我们不应该追求它。然而，属于这一类的病例相当罕见，有人可能会说，把资源花在治疗活着的病人身上可能会更好。

在他的工作博士的情况下，除了已经有更安全的方法来防止艾滋病毒传播的方法，这就是他试图完成的博士，令人惊叹的是骑行者的工作。他的研究团队甚至没有检查以确保他们用Crispr所做的遗传改变在植入改性胚胎之前具有预期的结果。

人们可以试图在流氓演员中统治，但真正的挑战是某种关于种系编辑的国际共识甚至是实际的。现实情况是，通过一种像CRISPR这样的工具，任何能够进行体外施肥的实验室也可以编辑胚胎的基因组。这项技术已成为民主的基因组编辑，以便只有高度经验的人才可以实现这一点。

CRISPR的积极一面是，有史以来第一次，我们可以真正考虑使用高度精确的“基因手术”来解决灾难性的人类疾病，更不用说世界各地的研究人员现在可以在他们的实验中使用这些工具。CRISPR正以一种前所未有的速度推动着研究向前发展，就在两年前，我认为这是非常令人兴奋的。

随着CRISPR婴儿的故事，我会说我最大的恐惧不是一些众议院的恐惧，就某人会做什么，但是无拘无束的科学家，甚至是科幻电影就像“横冲直撞”一样，将闷闷不乐地塑龈吓唬人。然后舆论可以反对该技术。

你现在在哥伦比亚大学做什么CRISPR研究?

大多数时候让我兴奋的是CRISPR的基本生物学原理。CRISPR-Cas9不是在实验室发明的，它是在自然界进化了数十亿年。Cas12和Cas13等新发现的酶正在获得关注，而这些都是通过细菌的基本生物学发现的。

我们希望在细菌中挖掘CRISPR-CAS系统的多样性，看看是否有更多有趣的工具，我们可以从这些自然系统中发展。

与此同时，一个吸引我到C中哥的一件事在一个环境中，我更接近医生和临床研究人员。因此，虽然我们期待生物学以获得灵感，我们可以创建和开发可用于改善人类健康的新工具。