CRISPR/Cas9，是目前最常用的一種基因編輯技術。其中CRISPR是 Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats 的簡稱，中文是規律間隔成簇短迴文重複序列，來自原核生物基因組；Cas9是CRISPR相關的酶（CRISPR-associated protein 9) 的簡稱，是可導致雙鏈DNA斷裂的內切酶。

CRISPR/Cas9原本是廣泛存在於細菌和古細菌的適應性免疫系統，利用引導RNA（guide RNA，gRNA）干擾外來核酸，最早是1987年日本的一個課題組發現的該系統（Ishino et al. 1987），直到2012年CRISPR/Cas9系統基因編輯技術開始盛行。該系統在原核生物中分別在兩個階段：適應階段（即細胞從外源DNA獲得新的間隔序列）和干擾階段（即利用最近獲得的間隔序列靶向並裂解侵入性核酸）發揮作用 (Deveau et al. 2010)。因此所以該基因編輯技術也包括兩個基本組成部分:一個是匹配所需目標基因的引導guide RNA，去特異性結合靶向DNA（相當於外來核酸）；，另一個是Cas9酶去切割目標DNA，切割的位點一般是PAM序列（5‘-NGG-3’）上游3個鹼基處，從而幫助科學家對基因組進行修改編輯。

CRISPR/Cas9技術引起了生物醫學研究的重大變革，它可以快速、廉價、相對容易地糾正基因組中的錯誤，開啟或關閉細胞和生物體中的基因。在實驗室中也得到了廣泛的應用，包括細胞和動物模型的構建，功能基因組篩選和細胞基因組的實時成像。該技術已經被證明可以用來修復老鼠的DNA缺陷，治癒遺傳疾病，潛在臨床應用包括基因治療、治療感染疾病(如HIV)和用自體移植材料治療癌症和其他疾病 (Redman et al. 2016)。

參考文獻：

Deveau, Hélène; Garneau, Josiane E.; Moineau, Sylvain (2010): CRISPR/Cas system and its role in phage-bacteria interactions. In Annual review of microbiology 64, pp. 475–493. DOI: 10.1146/annurev.micro.112408.134123 .

Redman, Melody; King, Andrew; Watson, Caroline; King, David (2016): What is CRISPR/Cas9? In Archives of disease in childhood. Education and practice edition 101 (4), pp. 213–215. DOI: 10.1136/archdischild-2016-310459 .

Ishino Y, Shinagawa H, Makino K, Amemura M, and Nakata A (1987) Nucleotide sequence of the iap gene, responsible for alkaline phosphatase isozyme conversion in Escherichia coli, and identification of the gene product. J Bacteriol 169: 5429–5433.

首先必須要提的一點是：目前中國是世界公認的CRISPR-Cas9技術領導者！

雖然CRISPR-Cas9是美華人發明的基因編輯手段，但因為在我天朝研究環境相對輕鬆，所以近年來取得了一系列舉世矚目的突破。對此，科學家們預測道：CRISPR-Cas9這種價格低廉、功能強大的基因工程技術將徹底改變我們的星球，改變我們的社會和與我們生活在一起的各類生物體。

關於CRISPR-Cas9的應用大致可歸為五大方面：

透過修改人類胚胎的遺傳密碼可以將致病基因剔除，從而讓人類遠離遺傳疾病。舉個例子:地球上每500人中就有一人得肥厚型遺傳心肌病（HCM），患者會表現出胸痛、無力的症狀，甚至會出現心臟驟停的現象。透過使用這種技術，在胚胎髮育的最早階段捕捉並修復突變基因，即可徹底治癒這種疾病。

去年初，哈佛遺傳學家George Church在美國科學促進會年會上發表了一份重磅宣告，稱他的團隊距離研發出大象-猛獁象雜交胚胎僅需兩年時間！

Church和他的團隊希望利用 CRISPR 技術創造出亞洲象與猛獁象遺傳物質相結合的新物種。猛獁象的遺傳基因來自西伯利亞發現的冷凍毛球中回收的 DNA。把猛獁象的基因組新增到亞洲象體內,將產生與猛獁象極為相似的生物體，如具有毛茸茸的長毛皮, 在寒冷的氣候中可起到保溫作用。到時候，霸王龍、翼龍都可能出現在動物園裡~

艾滋病至今沒有完美的治癒辦法？這種狀況可能會隨著CRISPR的應用而改變。

2017年，中國研究人員透過將一種能有效防止病毒進入細胞的基因匯入小鼠體內,成功地提高了小鼠對 HIV 的抵抗力。而這種基因的突變在小部分人群中可以自然發生，即這部分人群對於HIV具有免疫力。

如果用CRISPR技術將基因匯入普通人群，可以在未來大大加強人類對艾滋病的抵抗能力。目前，科學家們只是在動物身上進行這些實驗，但有理由相信相同的方法可以在人體中奏效。

此外，利用這種技術可以消除很多人體有害的微生物。

紐約冷泉港實驗室研發了一種方法來編輯決定番茄大小、分枝結構的基因，這樣可以大幅提高番茄植株的產量。

轉基因生物和基因編輯生物之間的區別非常簡單：傳統的轉基因生物透過將外源DNA序列插入生物的基因組中，將性狀或特性傳遞給子代生物體；而基因編輯可以更加精準地改變原生基因組特定位置的基因，通常會淘汰某些基因或改變它們的位置, 所有這些都沒有引入外來的 DNA！科學家也希望CRISPR能幫助人類擺脫對轉基因生物（GMOs）的憂慮，這一方法或將解決全世界的糧食問題。

目前一些科學家決定透過消除傳播根源來減緩疾病的傳播。美國加利福尼亞大學的科學家研發出一種獨特的蚊子, 它對 CRISPR 的變化非常敏感, 使科學家能夠對這種蚊子傳給其後代的特性進行精準的控制。

比如，透過剝奪蚊子的飛行能力和視力，或者干擾蚊子的繁殖方式來消滅蚊蟲。這樣就可以大大降低蚊子在人類中傳播危險傳染病的能力, eg：登革熱和黃熱病。

雖然CRISPR-Cas9這種強大的基因組編輯技術在未來具有無窮的潛力，但當前仍然處於探索CRISPR用以改變世界的最初級階段，因改變DNA的序列——生命原始碼也會帶來許多道德層面的問題和擔憂。不過，我們依然有理由相信CRISPR-Cas9最終將改變世界！