CRISPR基因组编辑技术
CRISPR由两部分组成，一部分是可以切割基因的“手术刀”蛋白Cas9，另一部分是拖着“手术刀”在基因组的“茫茫大海”中精确定位的向导RNA（核糖核酸）。一些科学家用灭活版本的Cas9蛋白与向导RNA结合，改造出只有精确定位功能的CRISPR技术，可用来关闭或打开几乎任何单个基因，或者精细地调控它们的活跃程度。这也被视为令人激动的一个研究方向。
1、组成
CRISPR由两部分组成，一部分是可以切割基因的“手术刀”蛋白Cas9，另一部分是拖着“手术刀”在基因组的“茫茫大海”中精确定位的向导RNA（核糖核酸）。一些科学家用灭活版本的Cas9蛋白与向导RNA结合，改造出只有精确定位功能的CRISPR技术，可用来关闭或打开几乎任何单个基因，或者精细地调控它们的活跃程度。这也被视为令人激动的一个研究方向。
2、应用
CRISPR技术在多个方向迈出意义重大的一步。首先，成功打造“基因驱动”系统。“基因驱动”意指将从外部引入的基因快速在群体中扩散，被认为具有非常广阔的应用前景，如根除疟疾、登革热等虫媒疾病、消灭或控制入侵物种等。2015年11月，美国科学家宣布利用这种系统研制出一种携带抗疟疾基因并能将该基因传给后代的转基因蚊子。
哈佛大学研究人员利用CRISPR技术一次性敲除猪细胞中62个逆转录病毒基因，从而扫清猪器官用于人体移植的重大难关，为全世界需要器官移植的上百万病人带来希望。参与研究的杨璐菡告诉新华社记者：“CRISPR技术的诞生，让我们可以高效、大规模编辑猪的基因，从而给异种器官移植工作带来了曙光。”
在一项新的研究中，来自美国冷泉港实验室（CSHL）和马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员利用基因组编辑的仍然未充分开启的力量改善农作物。以西红柿为例，他们利用CRISPR/Cas9技术快速地产生这种植物的变异株，这些植物变异株广泛地、持续地表现出三种独立的农业上重要的性状：果实大小、分枝结构（branchingarchitecture）和整体植物形状。它们都是决定着植物产量的主要因素。这种方法适用于所有的食物作物、饲料作物和燃料作用，包括水稻、玉米、高粱和小麦。相关研究结果于2017年9月14日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“EngineeringQuantitativeTraitVariationforCropImprovementbyGenomeEditing”。
论文通信作者、CSHL教授ZacharyLippman说，“随着人口的增加，当前的作物增产率并不能满足地球的未来农业需求。最严重的限制之一是大自然并没有给育种者提供足够多的遗传变异用于研究，特别是针对主要的能够涉及几十种基因的产量性状。我们的实验室如今利用CRISPR技术产生新的遗传变异，这能够加快作物改良，同时让它的结果更可预测。”
这些实验涉及利用CRISPR/Cas9“剪刀”在西红柿的三个被称作启动子的基因组序列上进行多次切割，其中启动子是相关基因附近的调节性DNA区域，有助调节这些“产量”基因在生长期间在何时、何处和在多大的水平上是有活性的。这些研究人员以这种方式在每个调节性区域中产生多组突变，从而能够诱导这三种目标性状中的每一种发生广泛的变化。
Lippman解释道，“我们利用每种性状证实利用CRISPR/Cas9能够产生新的遗传变异和性状变异，从而能够让育种者根据情况对植物进行量身定做。如今每种性状能够以一种调光开关控制灯泡的方式加以控制。”
通过利用CRISPR/Cas9让调节序列（即相关“产量”基因的启动子而不是这些基因本身）发生突变，这些研究人员发现他们能够实现对数量性状（quantitativetraits）的更加微小的影响。鉴于这些遗传变异为改善产量性状提供的灵活性，微调基因表达而不是剔除或灭活它们编码的蛋白最可能有利于农业商业化。
Lippman说，“传统育种涉及花费大量的时间和精力来将相关基因的有益变异转变为最佳的品种，而且必须每年持续地改良这些品种。我们的方法在有利于育种的其他的自然突变环境下直接产生和选择控制基因活性的最理想变异体，从而有助于绕过这种限制。我们如今能够利用天然的DNA开展研究，增强大自然提供的选择力量，我们认为这能够有助于打破产量限制。”
每个突变区域都会产生数量性状位点（quantitativetraitloci,QTL）。在任何一种给定的植物中，QTL都是在上千年的进化中自然产生的，结果就是自发性突变导致产量性状产生微小变化。几个世纪以来，寻找和使用大自然提供的QTL一直是植物育种者的目标，但是最有价值的QTL，即导致性状产生微小变化的那些QTL，是比较罕见的。Lippman和他的团队如今证实能够将CRISPR产生的QTL与现存的QTL结合起来，产生遗传变异的“工具箱”，而且这些遗传变异的数量超过自然界中发现的数量。
美国首例CRISPR抗癌人体试验
据英国《自然》杂志网站、美国《麻省理工技术评论》网站近日消息称，美国宾夕法尼亚大学目前正在为CRISPR基因编辑技术抗癌的人类临床试验做最后阶段的准备，项目即将全面启动。这是美国使用CRISPR治疗癌症的首次尝试，标志着肿瘤治疗进入一个新时代，也打响了中美之间一场生物医学竞赛。
将CRISPR基因编辑技术用于治疗癌症，被认为是一种革命性的癌症疗法。该项目近日已在美国国立卫生研究院（NIH）临床试验信息网上进行了公示，试验相关细节也有详细描述。
此次临床试验主要针对多发性骨髓瘤、滑膜肉瘤和黏液样脂肪肉瘤以及黑色素瘤患者，按照疾病类型分为3个组同时进行，计划招募18岁以上患者共计18名，I期试验周期为5年。团队将监测患者在6个月内达到缓解的百分率、存活率等指标。
3、争议
杨璐菡说：“在我看来，基因革命有两波热潮，第一个浪潮是读基因，也就是所谓的基因测序；第二波，就是编辑基因组。从科技发展的角度来说，CRISPR技术只是基因修改技术的开端，我们在工具的性能和应用上还有很大想象空间。”
CRISPR技术让过去许多不可能的想法变成可能，但它也是一把双刃剑，既能帮助修改致病突变、预防出生缺陷，也预示着在遥远的未来，父母可以按“订单”生育孩子，而“定制婴儿”是许多人认为不应跨越的界限。例如，尽管中山大学黄军就利用CRISPR技术成功修改人类胚胎基因时使用的是医院丢弃的异常胚胎，而且没有活性，但这一消息仍引发争议与批评，一些人由此呼吁暂缓甚至禁止基因编辑研究。
正是在这种大背景下，给基因编辑研究定“规矩”被迅速提上日程。12月初在华盛顿召开的人类基因编辑国际峰会就专门讨论了人类基因编辑技术的伦理禁区。峰会就此达成共识：对早期人类胚胎或生殖细胞进行基因编辑研究是有必要的，应该继续进行下去，但前提条件是，被修改的细胞不得用于怀孕目的。包括美国在内的一些国家，都禁止*资金支持生殖目的的基因编辑研究。
展望未来，CRISPR技术有着帮助治疗人类诸多遗传疾病的巨大潜力和好处，但也有可能给人类遗传基因资源带来一定的风险和不确定性。因此，理应在规范前提下，谨慎发展和完善这项技术，并开展相关基础研究工作。正如《科学》杂志执行新闻编辑约翰·特拉维斯所言：“科学家们梦想能操纵基因，CRISPR如今让它成为现实，它的能力令人极其兴奋。情况就是这样。无论好坏，我们现在都生活在CRISPR的世界里。”