Page 225 - 信息的脉络

·第三部分·
第九节 基因编辑

最微小的运动对于整个自然界非常重要，整个大洋都会受到一块卵石的影响。
——布莱斯·帕斯卡

对于几乎所有的有机生命来说，利用某种工具来精细调节遗传信息的“利用
度”，决定在何时、何地、哪种场合下开启或关闭哪些基因，都是对生存繁衍至
关重要的能力。

CRISPR 基因编辑发现之旅
CRISPR（clustered regularly interspaced short palindromic repeats，成簇规律间
隔短回文重复序列），本身其实就是基因组 DNA 上的一段特殊的序列，这段序列
倒是很有个性：几十个碱基构成的特殊 DNA 序列连续串联重复多次，在重复单元

之间的间隔也差不多有几十个碱基那么长，但是这些间隔序列的构成却是千变万
化毫无规律可循。
2011 年任教于瑞典于默奥大学的法国人埃马纽埃尔·卡彭蒂耶和美国加州大

学伯克利分校的结构生物学家詹妮弗·杜德纳开展合作：对杜德纳而言，研究一
个蛋白质的结构和功能显然比研究一大堆蛋白质轻松得多；而对于卡彭蒂耶而言，
她也非常想从结构生物学的角度，更好地理解 Cas9 到底如何发挥功能的。
她们的合作最终完美解释了 CRISPR/Cas9 系统的工作原理：Cas9 蛋白就像
一个有着两块卡槽的接线板，能够同时插进一条 CRISPR RNA 和一条病毒基因组

DNA，而当 CRISPR RNA 和病毒 DNA 的序列一一对应时，Cas9 蛋白会发生变形，
准确地卡住病毒 DNA 并毫不犹豫地挥起剪刀。
2012 年夏天，两个实验室联手证明，的确如卡彭蒂耶所猜想，体外纯化的

Cas9 蛋白单独就可以发挥定位和切割基因组 DNA 的功能（值得一提的是，立陶
宛科学家 VirginijusSiksnys 几乎在同一时间也做出了类似的发现）。更重要的是，
她们发现，Cas9 蛋白定位的功能完全依赖于 CRISPR RNA 那么几十个碱基的序列
信息，如果人工编辑 CRISPR RNA，就可以让 Cas9 蛋白指哪打哪，切割任意指定

的 DNA。这个结果清晰地指向了一种全新的基因组编辑技术：理论上人们只需要
设计一段几十个碱基的 CRISPR，然后加上天然存在的 Cas9 蛋白，就可以随心所
欲地定位和修改任何一段人类基因组了！
人工设计的 CRISPR 序列与 Cas9 蛋白结合，在人类细胞中同样可以高效地定

位、剪切和修改基因组。这项人类基因组编辑的新技术正式走入现实。
几乎在第一时间，资本疯狂涌入了这个看起来遍地黄金的市场。在如此高效

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