科普：“基因敲除狗”的来源

对于DNA双链的断裂这一生物事件，生物体自身存在着DNA损伤修复的应答机制，会将断裂上下游两端的序列连接起来，从而实现了细胞中目标基因的敲除。

▲图2 CRISPR/Cas9技术敲除掉部分基因原理图

而DNA片断的插入或定点突变的实现，只需在此基础上为细胞提供一个修复的模板质粒，这样细胞就会按照提供的模板在修复过程中引入片段插入或定点突变，对受精卵细胞进行基因编辑，并将其导入代孕母体中，可以实现基因编辑动物模型的构建。

▲图3 CRISPR/Cas9技术插入新基因原理图

当然，CRISPR/Cas9技术的成功率并非百分之百。向导RNA靶向序列的非特异性，以及DNA损伤修复的不确定性，都可能会导致基因组上其它位置产生未知的突变，也就是所谓的“脱靶”现象，这也是现阶段影响CRISPR/Cas9技术应用的瓶颈之一。但随着科研人员不断对Cas9蛋白的优化改造，对靶基因识别特异性的增强，CRISPR/Cas9技术的“打靶”效率将不断提高。

四、CRISPR/Cas9的前景如何？

CRISPR/Cas9技术在医疗健康、生产生活、家畜育种等领域的应用，不断取得喜人的新成果。

如在医疗健康领域，用iPS细胞（诱导多能干细胞）治疗人类的镰刀形贫血症，可以将病人的皮肤细胞诱导成iPS细胞，利用CRISPR/Cas9技术介导同源重组来修复发生突变的血红蛋白基因，再将修复的iPS细胞定向诱导分化为造血干细胞移植到病人体内。此外，像使用CRISPR技术根除HIV病毒、诱导宫颈癌细胞自我毁灭、构建癌症模型等最新成果先后被Nature等著名杂志所报道。在奶制品的发酵中，利用CRISPR/Cas9增强发酵菌株对噬菌体的防御能力；在家畜育种方面，也正在利用基因编辑工具通过对显著影响家畜生产性能的基因位点进行改良，以实现猪、牛、羊等大型家畜生产性能的提高等。

但正如科学是把双刃剑，任何新技术的出现都少不了其反对者的存在，在CRISPR/Cas9技术得到热烈呼声的同时，不少人也对它提出了质疑，特别是对其脱靶事件可能导致基因组其他位置产生未知突变表示担忧。