张锋综述：CRISPR的前景和挑战

  麻省理工学院的张锋（Feng Zhang）博士是近两年大热的CRISPR/Cas9技术的先驱开创者之一。2013年，这位80后的年轻华人科学家开发出了可用来编辑DNA、敲除指定基因的CRISPR/Cas系统，自此之后一直致力于推动这一技术走向完美。
  七月十五日，张锋博士在国际学术期刊《Human Gene Therapy》发表综述文章，介绍了CRISPR/Cas基因组编辑系统的前景以及所面临的挑战。
  他在文中介绍说，所有的科学都是从自然中得到灵感，在生物学中这一点更为真实，研究者们一些最有力的工具就来自于天然产物。从限制性内切酶和荧光蛋白，到微生物视蛋白和病毒基因传递载体，研究人员都是利用发生在各种微生物、植物和动物物种中的过程。CRISPR/Cas9基因组编辑系统的最新发展，是科学家们学习和适应自然发明的另一个例子。CRISPR/Cas9的成功，也凸显了科学的另一个一般原理：基础研究可以带来革命性的发现。
  最初，CRISPR/Cas9——细菌的防御系统，被微生物学家用以了解细菌免疫力。然而，在过去的5年里，研究人员转而将CRISPR/Cas9发展为生物学研究的有力工具。CRISPR/Cas9基因组编辑系统，已经加速了科学研究，并提高了研究人员产生遗传模型的能力。但是，遗传操作在很大程度上局限于小鼠和大鼠，这种新技术易于定制和高效率，使其可以操纵几乎任何选择的模型生物。因此，研究人员现在能够生成模型，最好地满足科学探究的需要，或最密切地概括特定疾病的生物学。此外，这些新的功能，大大简化了人类细胞系的基因组编辑，使我们有可能直接检测与人类疾病相关的遗传变异。
  CRISPR/Cas9工具箱的进一步发展，正在帮助研究人员以很高的灵敏度和精密度，发现新的基因功能。例如，使用具有长千上万个引导RNA（可靶定人类基因组中所有编码基因）的CRISPR/cas9系统，可让研究人员在基因组规模上进行功能获得或功能缺失突变筛选。通过快速扫描基因组中所有的基因，来自各种各样试验的新候选基因（从癌症耐药性到神经退行性疾病），将为我们对抗疾病带来新的策略。同样，这些综合性的遗传筛选，还可以确定新的疾病保护性突变，如CCR5和PCSK9基因的功能缺失突变，它们分别可防止HIV感染和高脂血症。
  作者指出，在将来CRISPR/Cas9技术另一个诱人的应用是，通过体细胞基因组编辑，直接治疗有害的遗传疾病。通过纠正致病突变，我们有可能逆转疾病的症状。然而，为了优化治疗的潜力，就必须建立适当的传递、特异性和修复策略。用CRISPR/Cas9来治疗视力与听力障碍，已经在动物模型中得以积极评价，也有研究已经确定了更紧凑的CRISPR/Cas9组件，使这个系统可作为一个单元进行传递。虽然我们可以通过校正少量细胞来治疗一些疾病，但大多数遗传性疾病可能需要校正受影响组织中的大量细胞。用于非分裂或缓慢分裂细胞的同源性定向修复，即将得以改进。考虑到基因组编辑为基础的治疗的潜在益处，许多研究团体正努力使CRISPR/Cas9疗法成为现实。
  张锋在文章最后指出，CRISPR/Cas9基因组编辑技术令人兴奋的发展，也提出了一定的社会挑战，其灾难性的滥用也带来了恐惧感和不确定感。然而，有一点是肯定的，自然会一直用它的生物工具箱来激励我们。作为科学家，我们必须探索自然世界的前沿，并寻找它背后的机制，其中像CRISPR/cas9这样的技术，将是我们未来科学探索使用的工具。这些工具本身并不构成威胁，他希望，CRISPR/Cas9技术将通过被研究人员负责而仔细的应用，最终实现它的预期价值。
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