CRISPR-Cas9如何将细菌免疫系统变成可编程的基因编辑工具

细菌利用CRISPR阵列防御病毒：短RNA片段记住过去的入侵者，并引导核酸酶到匹配的DNA，细胞随后切割。2012年，埃马纽埃尔·卡彭蒂耶和詹妮弗·杜德纳证明该系统可编程：通过提供设计好的引导RNA，Cas9可被引导切割试管中选定的DNA序列。

突破点在于控制柄。之前的编辑工具（锌指、TALEN）需要为每个目标工程化新的DNA结合蛋白——缓慢且昂贵——而CRISPR-Cas9只需合成新的20核苷酸引导RNA。重新定位从数周的蛋白质工程缩短为几天的RNA合成。

2014年《自然》综述由杜德纳和卡彭蒂耶及其合作者撰写，阐述了如何简化双RNA结构以及如何利用该机制进行活细胞基因组工程。简单、精准和低成本使CRISPR在几年内成为最主要的基因编辑方法。

借用大自然的可编程核酸酶

引导RNA设计取代蛋白质工程，使重新定位廉价快速。

系统天然可编程——特异性位于任何人都能合成的短RNA序列中。

一种核酸酶适用于几乎所有靶点，因此工具通用而非定制。

细胞自身修复机制完成编辑，无需额外编辑引擎。

最难的工具部分往往已在自然界中解决——聪明的做法是找到生物机制，加上人类可控的把手。

CRISPR-Cas9成为生物学、医学和农业领域的标准基因编辑工具，杜德纳和卡彭蒂耶荣获2020年诺贝尔化学奖。加州大学伯克利分校与博德研究所之间就CRISPR在真核细胞中的使用展开激烈专利纠纷，同时镰状细胞病等遗传病的临床试验从前景走向获批疗法。