基因可以編輯了，人類是否能像計算機程式設計一樣，定製人體？

我們能定製自己的身高、容貌、智商嗎？

我們能編輯基因長生不老嗎？

杜德納獲得2020年諾貝爾獎——她和她的法國合作伙伴艾曼紐·卡彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)因在2020年“開發了一種基因組編輯方法”即CRISPR而獲得這一榮譽。

CRISPR到底是什麼？

1987年，日本科學家在DNA中發現了相似的簇：簇狀規則間隔的短回重複序列-命名為：CRISPR。

在2012年之前，已經有一些方法可以編輯一些動植物的基因組，但它花費了數年時間，花費數十萬美元。CRISPR技術使基因編輯變得便宜和容易。

CRISPR的本質很簡單：這是一種在細胞內發現特定DNA片段的方法。

之後，CRISPR基因編輯的下一步通常是改變那條DNA。

然而，CRISPR也已經適應了做其他事情，例如：在不改變基因序列的情況下開啟或關閉基因。

在流行的用法中，“ CRISPR”（發音為“ crisper”）是“ CRISPR-Cas9”的簡寫。

CRISPR是DNA的特殊延伸。Cas9蛋白（或稱為“ CRISPR相關”）是一種酶，其作用類似於一對分子剪​刀，能夠切割DNA鏈。

CRISPR-Cas9

那麼為什麼我們稱它為CRISPR？

細菌使用Cas蛋白破壞病毒DNA。他們在自己的基因組中添加了一些病毒DNA來引導Cas蛋白，而這些DNA的奇特模式正是CRISPR的名字：簇狀規則間隔的短迴文重複序列。

簇狀規則間隔的短迴文重複序列

CRISPR的關鍵是細菌中發現了多種“ Cas”蛋白，它們可以幫助抵禦病毒。

Cas9蛋白是科學家使用最廣泛的蛋白。只需給它一段RNA指導其搜尋，就可以很容易地對該蛋白進行程式設計，以發現並與幾乎任何所需的靶序列結合。

當CRISPR Cas9蛋白與一段引導RNA一起新增到細胞中時，Cas9蛋白與引導RNA結合在一起，然後沿著DNA鏈移動，直到發現並與20個DNA字母長的序列結合與指導RNA序列的一部分匹配。鑑於我們每個細胞中包裝的DNA含有60億個字母，並且長度超過2米，因此CRISPR技術給人留下了深刻的印象 。

標準的Cas9蛋白可在靶標處切割DNA。修復切口後，會引入通常會使基因失效的突變。

CRISPR還可以用於進行精確的改變， 例如替換有缺陷的基因。

已經建立了定製的Cas蛋白，它們不會切割DNA或以任何方式改變它， 而只是開啟或關閉基因：分別是CRISPRa和CRISPRi。還有一些被稱為基礎編輯的人將DNA程式碼的一個字母更改為另一個。

那麼我們可以使用CRISPR做什麼呢？

1）編輯農作物以使其更具營養：

CRISPR技術也已應用於食品和農業行業，以設計益生菌培養物併為工業培養物（例如酸奶）接種病毒。它也被用於農作物，以提高產量，耐旱性和營養特性。

使用CRISPR來剪斷花生中的過敏原，CRISPR可以創造出無角的奶牛。

2）阻止遺傳病的新工具：

科學家現在正在使用CRISPR / Cas9編輯人類基因組，並試圖消除遺傳性疾病，CRISPR可以將HIV感染從T細胞中剔除。

3）強大的新型抗生素和抗病毒藥：

研究人員正在研究針對HIV和皰疹等病毒的CRISPR系統。

4）可以改變整個物種的基因驅動器：

建立基因驅動器，增加了特定性狀從父母傳給後代的機會。基因驅動還可以用於消除入侵物種並逆轉對農藥和除草劑的抗性。

CRISPR不僅可以用於修飾單個生物，而且可以用於修飾整個物種。通常，只要果蠅這樣的有機體交配，就會有50-50的機會將任何給定的基因傳給其後代。但是使用CRISPR，科學家可以改變這些可能性，從而使特定基因幾乎有100％的機會被傳遞。使用這種基因驅動器，科學家們可以確保改變後的基因可以在短時間內在整個人群中傳播：

果蠅的有機體交配

5）創造“設計師嬰兒”：

可以使用它來編輯人類基因組，從而消除疾病，或者選擇運動能力或卓越的智力；在懷孕的胚胎中引入針對艾滋病毒的保護措施。CRISPR技術還具有改變醫學的潛力，使我們不僅可以治療，而且可以預防許多疾病。

我們甚至可以決定用它來改變基因組的孩子們。雖然在中國，這樣做的嘗試被譴責為過早和不道德的行為，但有人認為這可能會在將來使兒童受益。

CRISPR的缺點

儘管CRISPR相對簡單而且功能強大，但它並不是完美的。

CRISPR的最大侷限性在於它的效率不是百分百。而且，基因組編輯效率可以變化，還存在“脫靶效應”現象，其中DNA在非預期靶位處被切割。這可能會導致意外突變的引入。此外，即使系統達到了目標，也有可能無法獲得精確的編輯。

我們是否應該做出未經嚴格論證，而從根本上影響子孫後代的改變？如果將種基因編輯工具的使用從治療工具轉變為針對各種人類特徵的增強工具，該怎麼辦？

基因編輯的方法可能會不慎消滅並重新排列大範圍的DNA，從而可能危害人體健康。CRISPR編輯的細胞可能會無意中引發癌症。這就是為什麼許多科學家認為在人體中進行實驗還為時過早的原因：CRISPR修飾的風險和不確定性很高。

CRISPR的未來

雖然人類暫時還不能像計算機程式設計一樣，定製人體組織、長生不老。

但美國、英國，瑞典和中國的科學家一樣，正在全力向前推進自己的基因編輯實驗。各國的富商們也對基因編輯產生了濃厚的興趣。

或許某一天人們發現基因編輯如果開啟一個潘多拉魔盒，真切地改變了人類的文明。

您覺得基因編輯會怎樣改變你我的生活？

-全文完-