生命科學領域提起CRISPR-Cas9必然會聯想到來自麻省理工學院（MIT）的華人學者張峰，因其在基因編輯領域的開創新工作，年紀輕輕就位列世界頂級大牛的“仙班”。CRISPR-Cas9基因編輯技術的問世，激發了全球應用基因編輯技術的潮流，從微生物到動物再到植物甚至到人類疾病治療。

CRISPR-Cas9基因編輯技術因為操作簡單，這比之前的TALEN和ZFN基因編輯系統簡單的不是一點半點，TALEN費點心思還能勉強上手，ZFN則因為實在太費勁所以在學術領域都用的不多。但基因編輯系統均有一個共性缺點——脫靶效應。就是基因編輯的位置與預定的位置不太一樣，因為基因組的序列中的重複序列或者是靶標的基因序列與同源基因或與其他基因組序列具有相似性的話，透過gRNA與靶位點的鹼基互補配對識別就會出現一定的錯配，若錯配區正好有NGG的PAM序列，那麼Cas9就會在PAM序列的上游幾個bp區段將DNA剪斷雙鏈，而後細胞起動修復DNA修復機制時就會出現一定比例的出錯從而導致被編輯的基因功能喪失。袁院士的“去鎘水稻”就是透過CRISPR-Cas9基因編輯技術將水稻中吸收/轉運隔的基因編輯失活，從而得到“去鎘水稻”。但若，出現脫靶效應，那就有可能將不該編輯的基因編輯了從而導致其他消極的性狀出現，但也有可能沒啥影響，比如拖把位點就是一些簡單重複序列區，或者壓根不是編碼基因的區段。

雖然個體差異有可能影響CRISPR基因編輯有效性，但是也只是有可能而已，而且目前的基因組測序那麼發達（已經到第四代測序了），對接受基因治療的人進行一下基因組測序就行。而後針對已有的序列選擇特異性好的靶位點設計gRNA就行。

寒武哥認為這是一件好事情。關於CRISPR/cas9的基因編輯技術的基礎知識，柳小慶博士已經介紹的比較詳細啦。寒武哥在這裡只簡單說一下我的看法。

第一、正確的認識這件事情，任何一個技術的發展都會經歷從構想的提出、到實驗室階段驗證、隨著實驗階段技術的完善、再進行廣泛的科研或現實中的應用等，都是一波三折，用馬克思的發展觀來看就是在曲線螺旋似的前進。

第二、發現問題是一件好事，科學實驗從來都不怕發現問題，只怕不能發現問題。發現問題就可以針對問題進行研究和解決，解決了，就實現了質變，實現了突破。

第三、人類的基因組確實很龐大，30億對鹼基，想設計一個很完美的特異性好的絕對匹配位置，有時真的很難，個體差異對CRISPR/cas9有影響這樣的結果在一開始就在科學家的預料或預測當中，相信未來的科技一定能解決這個問題。尤其是高通量測序技術的快速發展，人的全基因組測序成本越來越低，個性化治療只會越來越好。

對普通科學愛好者的提示：此貼內容比較專業枯燥，但話題涉及的科學層面可以引申到《人猿星球》劇本的範疇，即所謂人類基因組編輯技術雖一日千里，前景廣大，但目前並未成熟，仍需大膽假設，小心求證。

首先這個話題的最新科學層面論文來自於12月11號的PNAS，這個研究證實了張峰7月份在nature medicine上提出的觀點：人類基因組的天然差異會阻礙Cas9酶作用於正確目標基因，使得所謂精準編輯不能達到預定目標。具體的分子生物學機制我就不在這裡講了，想必如邀主這樣做玉米，並有一定轉化研究經歷的業內人士都仔細看了文章。

實際上，作為玩生信的人，對於這個事實完全不奇怪。因為包括人類內，玩了這麼多物種的群體資料，當然知道個體基因組之間的差異大概是什麼級別的，都有什麼型別，如何影響包括基因表達，染色體結構，甲基化水平等一系列下游的東東。再結合CRISPR-Cas9的原理就可以想見，這些差異必然對編輯的精度產生影響。那所謂的基因組神剪，並沒有那麼智慧。

PNAS這篇文章實際上分析了7000多個體基因組，發現50%的gRNAs都可能受到靶點附近DNA的影響。如果這種脫靶效應發生在腫瘤抑制基因附近，後果是致命的。當然，科學的道路上一直就不會平坦，既然發現了問題，人們就會想辦法解決問題。《Cell》前兩天就報道了一種可以不切割DNA的新CRISPR-Cas9系統。我對基因組編輯技術總體是樂觀的，正如我曾經發過的一個關於技術奇點的問答，人類正接近技術奇點，發現問題和解決問題的速率將越來越快。

邀主是做作物的，我再提一下CRISPR在植物中的應用。當然大家早都知道水稻裡已經用得非常多了，其他主糧和能源作物比如玉米，高粱等也在做。邀主這種背景的，肯定知道傳統的轉化實驗有多費勁，對此類技術肯定大力歡迎。個人覺得這個趨勢不可阻擋，甚至現在吵的很兇的轉基因概念，以後可能都要改名叫編輯基因了。但與編輯技術在人類個體醫療領域必須的謹慎態度一樣，作物領域一樣要如此，尤其在應用層。

看了你的回答還有別的專家的問答，這個技術還是很前沿的。而所謂的脫靶問題，也不是這個技術才有，你在回答的時候不也說這基因編輯系統都有的一個缺點。還有我看到一位生物資訊學博士在回答問題時說如果這個脫靶點發生在腫瘤抑制基因附近的致命後果，我也很想請教他會發生什麼？可他對基因編輯技術的樂觀，還說人類正在接近技術奇點，也讓我相信基因編輯技術的應用前景。

我感覺在人類的生存（食物）和健康上，基因編輯技術的發展都是必須的。我在網上也看到了復旦生命科學學院的研究人員“透過CRISPR/Cas9技術進行FⅨ基因敲除”建立了“血友病乙模型小鼠”，加快了對血友病乙的研究。

在他們的研究報告中也提到了脫靶效應，並說：“在CRISPR/Cas9系統應用中脫靶效應是人們所關注的重點之一。研究發現透過對Cas9核酸酶蛋白的切割域進行突變，利用修飾型的Cas9核酸酶可以使DNA雙鏈的其中一條鏈斷裂，從而大大降低脫靶效應的產生。”在這段話中我也看到了科學家們對降低脫靶效應的信心，也讓我覺得回答問題的生物資訊學博士的樂觀是對的。

我又看到CRISPR/Cas9基因組編輯技術對癌症的研究，在這篇文章裡我看到了研究者對這個技術應用在治療癌症的信心，因為他們說：“隨著CRISPR在臨床上的逐步應用，未來很有可能針對癌症實現基因治療，對癌症細胞的基因組進行修復，如突變、染色體變異、複製數變異、調控腫瘤細胞基因的表達等，從而最終實現癌症的基因治療。”這不也可以說明基因治療是靠譜的嗎，就算現在不靠譜也總有靠譜的一天，我也對技術奇點的到來充滿了樂觀。

在網上我還看到了題為《CRISPR/Cas9系統中sgRNA設計與脫靶效應評估》的文章，看看他們在文章結尾說的吧：“儘管CRISPR/Cas9技術目前存在編輯效率低且具有一定的脫靶風險，但隨著研究的深入，這些問題勢必會得到解決，即可推進功能基因組學和分子育種領域的發展。”看來我的樂觀是對的啊，這裡也感謝“生物通”網站，這些文章都是在這個網站上看到的。也讓我有些感嘆啊，我這個外行也能看這樣專業的文章，這就是網路的力量啊。

在這個網站上針對這項技術還有很多應用研究的文章，如《CRISPR/Cas9基因組編輯技術在HIV-1感染治療中的應用進展》的文章，雖然這篇文章說這項技術還在理論研究中，還說要對“sgRNAs的脫靶原因及脫靶率需要深入分析，安全、快速、有效地將CRISPR/Cas9轉入細胞內所選擇載體需要反覆斟酌”，但我看到了研究者的樂觀，因為他們說：“CRISPR/Cas9終將在未來徹底根除HIV/AIDS過程中發揮不可替代的作用。”

從這些不也可以預見基因治療的廣大前景嗎。所以說只要突破奇點，人類利用基因治療攻克疾病改良作物一定會實現。

但是我覺得從科技的雙面效應來說，應避免基因技術帶來的風險。在“和訊網”有篇題為《基因編輯技術的希望與危險》的文章就說：“如果20萬年前就已經有CRISPR技術了，用它來編輯全人類的鐮形紅細胞似乎是一件明智的事。但結局可能是毀滅性的。而對於經過CRISPR基因技術‘定製出的嬰兒’，科學家們又有多少控制力呢？這並不是無足輕重的小事，我還沒有遇到哪位科學家不清楚這其中的風險。”

雖然作者在文章結尾也說這種擔憂是毫無理由的，可是萬一呢？難道真要讓人類社會真實遭遇一次電影裡的“生化危機”嗎？

我想誰都樂見科學技術的發展給人類帶來的改變，但誰也不願意出現所謂的生化危機。我也看到美國再生醫學聯盟主席蘭菲爾等人也說了“暫時不要對人類生殖細胞進行基因編輯，否則可能對後代產生無法預測的後果。”中國的科學家也認為CRISPR-Cas9技術會造成失控的風險。

安全的生物技術才是人類需要的。

對於張峰，很多人最先注意到的是他比較年輕，有關他的幾乎每一篇文章都提到了這一點。他年僅36歲，帶著眼鏡，還有一張比實際年齡更顯小的圓臉。這位生物學家已經做出了兩項被認定會贏得諾貝爾獎的發現。

張峰成為科學界明星是因為發現了基因編輯工具CRISPR，它可以對人類DNA進行精確修改。CRISPR受到熱烈推崇，被認為可以治癒遺傳病、療治癌症，還有可能用來的“定製”嬰兒。

CRISPR還引發了博德研究所和加州大學伯克利分校之間激烈的專利糾紛。張峰在博德研究所工作，而加州大學伯克利分校的詹妮弗·杜德納（Jennifer Doudna）作出了有關CRISPR的早期重要發現。專利之爭點燃了這項科學突破真正歸功於誰的爭論。

莎拉：你最初是怎麼對生物學產生興趣的？

張峰：我最初不喜歡生物學，感覺這門學科就是辨別不同的葉子，給東西分類。我更喜歡數學、化學和計算機——把東西拆開，再重新裝回去。

莎拉：這不就是你用CRISPR所做的事情嗎。CRISPR最初來自於細菌，那些細菌利用它來切割DNA，被研究細菌的科學家首次發現。你把它放入人類細胞，發現它也能切割DNA。你是否花了很多時間去閱讀晦澀難懂的微生物學文獻？

張峰：谷歌是不錯的工具，PubMed生物醫學文獻檢索系統也很好，你可以搜尋不同的東西。我尋找東西的方法是，先提出某個假設或想法，接著搜尋與那個假設有關的東西，然後大量閱讀那個領域的文章，看看有沒有什麼內容涉及到我的研究課題。

莎拉：你讀高中時，曾在一間基因治療實驗室工作過。基因治療擁有令人注目的發展歷程。（基因治療把正常基因插入到基因存在缺陷或異常的人身上；CRISPR從理論上來說可以用來插入、刪除或修改現有基因。）基因治療在上世紀90年代大受追捧，後來陷入低谷，現在基因治療終於獲得了美國食品藥物管理局的批准。你是否關注過這些？你是否從中看到了CRISPR的未來？

張峰：是的。我在某個星期六的分子生物課上首次聽說基因治療。那是1994年或者1995年。基因治療的潛力顯而易見。如果我們能從基因層面上治療疾病，那麼我們能治療很多東西。

我讀高中的時候，得梅因恰好有一間基因治療實驗室招收志願者，所以我高二時開始在那裡工作。我接觸到了基因治療的各種方法。

基因治療的一大挑戰是匯入。我們如何讓起治療作用的基因進入不同的組織？那時，實驗室裡有人研究各種各樣的病毒載體，比如莫洛尼氏鼠白血病病毒、單純皰疹病毒、腺相關病毒和腺病毒。這些都是人們為了讓藥物進入患者體內而探索過的不同方法。研究人員在這方面取得的進展令人非常興奮。

後來在1999年，曝出了賓夕法尼亞大學的事情。

莎拉：你是指傑西·吉爾辛格（Jesse Gelsinger）在臨床試驗中死亡。用來插入基因治療的病毒引起嚴重免疫反應，導致他死亡。

張峰：這對基因治療研究領域裡的每個人來說都是一個非常沉痛的時刻。那時，我們對匯入系統的瞭解不夠全面，對那些病毒的生物機理認識不足。這方面的很多知識也被用於基因編輯。

莎拉：在你看來，用CRISPR來治療人類疾病的挑戰是什麼？

張峰：我們掌握的匯入系統型別還很有限。對於很多疾病，我們沒有合適的匯入系統。目前，我們能進入血液細胞和眼睛，可能還有耳朵。但如果想在全身層面做點什麼的話，我們尚未找到好辦法。

病毒是把東西匯入細胞的天然方法。這是一個辦法，所以我們對此進行研究，同時探索以前沒有被用於匯入的其他多種病毒。我們也著眼於外泌體，這是細胞分泌的囊泡，能夠在細胞之間傳遞資訊。

莎拉：也是天然的方法。

張峰：也是天然的方法。我們還合作研究脂質奈米粒，也就是脂質體。我認為，我們必須廣撒網，以便全面地解決問題。不同的組織很可能需要不同的方法。

莎拉：哪些器官是CRISPR最難進入的？

張峰：我非常希望可以進入大腦。但基本上沒什麼選擇餘地。你必須研究基本的生物機理，弄明白自然想讓我們去哪裡。

莎拉：說到大腦，你的實驗室已經因為CRISPR而獲得了大量關注，但你也在研究大腦，特別是精神障礙。

張峰：我從讀大學起就一直對大腦感興趣。大腦決定了我們是誰，不幸的是，我們對大腦知之甚少。我在大學裡有一個非常要好的朋友，他患上了一種精神疾病。從那段經歷中，我認識到精神疾病是非常嚴重的疾病。我們並不是真正瞭解精神疾病，而且問題在於不僅僅是患者本人倍受痛苦。如果我能更多地瞭解大腦，或許就能找到辦法幫助那些人。

莎拉：精神障礙可能是我們對生物機理的瞭解和生物機理的影響之間差距最懸殊的生物學領域。

張峰：沒錯，正是如此。部分原因在於大腦的複雜性。不同的細胞太多了，不同的細胞型別太多了。很難對大腦進行研究，因為它被顱骨包裹，而且是一個大的、緻密的組織。很難窺視這個組織的內部，瞭解它是如何運轉的。另外，分子和訊號非常細微，使大腦研究充滿挑戰性。所以我認為，我們需要新的技術和工具來分析不同的細胞和不同的分子，研究它們如何作為大腦中的一個系統協同工作。

莎拉：你如何利用CRISPR來研究大腦？

張峰：透過DNA測序，科學家已經識別了很多基因變異，某些變異與大腦疾病風險升高有關。因此，我們建立小鼠動物模型，利用CRISPR來了解那些變異是如何工作的，它們透過什麼機制來影響大腦功能。

莎拉：患者是否給你發了很多郵件，想知道CRISPR可以如何幫助他們？

張峰：是的，幾乎每天我都會收到他們的郵件。患者真的很想了解這項技術。他們想知道有沒有辦法推動這項技術的發展，好讓他們更快得到治療。收到這樣的訊息真的令人振奮鼓舞。那些郵件每天都在提醒我，有可能研發出可以幫助人們的東西，加快研究，好讓我們更早地實現目標。

莎拉：但這是不是也很難？因為正如你所說，還存在所有那些挑戰，你可能不得不對一些人說短期內不行。

張峰：那些郵件提醒我們，我們處於這個非常幸運的位置，能夠做出積極的改變。我覺得這很好。我們不應該把事情搞砸。

莎拉：CRISPR應該歸功於誰？

張峰：我認為應該歸功於很多人。CRISPR已經被研究了幾十年，很多人參與了不同的階段。一些人在早期發現中做出了重要貢獻。然後其他人接過接力棒，繼續研究基本的生物機理。這就是科學發現的魅力所在。我們站在前人的肩膀上。萬事萬物、歷史和文明就是這樣建立起來的，一次壘一塊磚。

莎拉：你的一些科學家同行已經開始談論使用CRISPR的潛在風險，比如凱文·埃斯維特（Kevin Esvelt）談基因驅動和詹妮弗·杜德納談CRISPR應用於人體。你是否覺得自己處於道德權威的位置，因為你幫助實現了這項技術？

我非常重視的一件事是如何把CRISPR變成真正的治療工具，以便治病救人。這離我們還比較遙遠。至於“定製嬰兒”和諸如此類的東西，我覺得更加遙遠。我們對生物機理缺乏足夠的瞭解，甚至沒法想象那些東西會是什麼。目前，我們連導致鐮狀細胞病的基因變異都治不好，哪怕一個變異都搞不定。

翻譯：于波

校對：Lily

諸位，在評判論文成功時千萬不要過度解讀和沒有根據的做關聯。張峰做的課題，到目前為止是證明了哺乳動物內基因編輯的可行性。這篇PNAS是對應用這項技術的限制條件做了探索。雖然也有工作在人體內對例如鐮刀貧血病這樣的單基因疾病做了基因編輯改造探索，但是！直到目前為止還沒有任何證據將這項技術和基因治療聯絡起來。直到目前為止，基因治療仍然只是一個概念，更不要說去討論基因治療的可行性了。如果真的有一天有基因治療手段，首先需要有安全穩定的基因編輯技術（說不定就是升級版的CRISPR），其次你得知道編輯哪個基因以及如何編輯（悲觀的說目前這個角度的進展是零），然後你還得知道在哪個細胞編輯，在發病何階段編輯才會有效果（悲觀的說，人們以為自己知道一些線索，但線索的答案是每個細胞各不相同，簡而言之進展也是零）。如此可見，看見CRISPR就去預想基因治療的前景，大概就像是看見賣彩票的就去計劃自己中頭獎怎樣花錢差不多的感覺。