让我们来聊聊CRISPR和遗传疾病的终结问题！

“ 有了CRISPR技术，我们修改基因不再是个梦想！”

格雷女士

2019年7月，维多利亚·格雷(Victoria Gray)在纳什维尔萨拉·坎农研究所(Sarah CannonResearch Institute)的一间阳光明媚的浅绿色病房里醒来。她的床边解冻了一袋经过基因编辑的血细胞。格雷现年34岁，是四个孩子的母亲，来自福里斯特，是一位多发性硬化症患者，她即将成为一名医学开拓者。

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从一个故事讲起！

当格雷3个月大的时候，她的祖母把这个扭动、啼哭的婴儿从浴缸里拎出来，急忙把她送到了急诊室。在那里，医生诊断格雷患有镰状细胞病(SCD)，这是一种血液疾病，会损害主要器官，导致终身疾患。SCD是由HBB基因突变引起的，这个小故障打乱了指令，所以身体不是制造一种叫做球蛋白的蛋白质成分来运送氧气，而是制造一种不正常的叫做血红蛋白S的蛋白质。

SCD其实也是一种进化

结果就是红细胞变得粘稠，呈新月形，尖锐的尖刺会堵塞并撕裂血管内壁，可能导致心脏病发作和中风，甚至对儿童也是如此。医生警告格雷的母亲，她的女儿可能活不过6岁生日。格雷的病是从她父母那里遗传来的，它是通过父亲和母亲的隐性镰状细胞基因遗传下来的。如果两个人都携带有这种缺陷基因，但没有患上SCD，那么他们生下的孩子有25%的几率患上这种疾病。如果父母双方都患有SCD，他们所有的孩子也会如此。这种疾病主要侵袭祖先可以追溯到非洲的人，那里的镰状细胞基因被认为可以抵御严重的疟疾。

等待命运的转折

现在，格雷坐在她那纳什维尔的床上，她的头发梳成光滑的波波头，指甲修剪成粉红色。她准备永远地改变自己的命运。

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用基因剪刀重新编辑！

几周前，格雷的医生，医学博士，Sarah Cannon研究所儿科血液学医学主任Haydar Frangoul提取了数十亿格雷的干细胞，并将它们送往欧洲的一个秘密实验室。在那里，科学家们用电脉冲暂时打开她细胞细胞膜上的气孔。然后，他们通过输入插入“分子剪刀”，试图解开她打乱的基因密码，重组后的细胞被冷冻后运回纳什维尔。

基因编辑

血细胞解冻后，Frangoul举起一支注射器，放在通向Gray胸部的中线上，推了推活塞。当注入的细胞在她的血管中流动时，格雷的脉搏加快了，她的眼睛涌出了血，开始产生一种更健康的血红蛋白。要知道格雷在30岁出头时，几乎每隔一个月就会住院一次。

开始

用于治疗导致格雷病的基因编码的剪接技术是CRISPR-Cas9，这是20世纪90年代出现的基因编辑技术的一个更简单、更便宜、更精确的版本，但还未达到预期的效果。CRISPR使科学家能够删除或重写DNA中的突变。它可以为根除一系列遗传疾病铺平道路，从囊性纤维化、唐氏综合症到失明和诵读困难。

机理

理论上，CRISPR也可以用于染色体的特定区域，甚至在胚胎中，来定制一个人的身体、精神和分子特征。例如，它可能最终可以允许选择胎儿的头发或眼睛的颜色，CRISPR可能会使控制智力水平或自闭症风险成为可能，这两者都是遗传和环境复杂相互作用的结果。但对格雷来说，CRISPR只是带来了希望，她一直在寻找骨髓移植——这是一种有风险的方法，也是迄今为止治疗SCD的唯一方法——但一直没有结果。然后Frangoul向她提出了一个建议:成为世界上第一批尝试这种实验性疗法的人之一。“，'我们不确定它是否有效，’”弗朗戈尔说。“她说，'给我报名吧。’”

CRISPR

大约十年前，詹妮弗·a·杜德纳(Jennifer a . Doudna)博士在研究培养皿中的细菌时，破译了细菌是如何战胜病毒的。具体来说，这位生物化学家发现，这些微生物和其他微生物通过记忆以前入侵者的DNA序列来抵御感染，这样当它们回来时，免疫系统就能精确地准备好击败它们。CRISPR是细菌免疫系统的一部分，它代表的是定期聚集的间隔短回文重复。“回文”指的是向前和向后读取相同的任何序列。为了制作基因快照，细菌窃取入侵者的基因密码片段，称为间隔子。然后，它们将它们缝进自己的DNA、间隔物中，并重复，然后开始复制，或称为RNA的单链分子。当发现匹配的病毒序列时，这些短链CRISPR RNA起到了引导的作用。CRISPR机制的另一部分，一种叫做Cas9的酶，然后剪切并摧毁病毒，使其无法复制。2012年，加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)教授杜德纳(Doudna)发表了一篇开创性的论文，描述了这一动作。这使得CRISPR成为一个广泛的医学词汇。早在1987年，科学家们就对CRISPR有所了解，当时日本研究人员在大肠杆菌中发现了一个“不寻常的重复DNA序列”。但是，是杜德纳破解了如何将CRISPR转化为生物黑客工具的密码，就像屏幕上的光标一样，可以轻松地纠正基因组中的“拼写错误”，就像纠正句子中的单词一样。

成为武器

德克萨斯大学的分子生物学家EricOlson博士正在开发基于crispr的肌肉萎缩治疗方法，他说:“它可以让你改变任何你想要的生物的生命蓝图。” “正如我们所知，你不能夸大这项技术对生活的潜在长期影响。” 2020年，杜德纳和现任柏林马克斯·普朗克病原体科学研究所(Max Planck Unit for the Scienceof Pathogens)主任的艾曼纽·夏鹏杰(Emmanuelle Charpentier)博士，因他们在“重写生命密码”方面的革命性工作，共同获得了诺贝尔化学奖。

2人同时获得诺贝尔奖

到目前为止，生物学家已经使用CRISPR技术培育出更胖、毛发更长的山羊，以产出更多的肉和羊毛; 保护用于制作奶酪和酸奶的细菌免受病毒感染; 敲除咖啡树中的咖啡因基因; 饲养“微型猪”作为宠物，体重约30磅，不比爱尔兰梗这样的中型狗大多少。

多姿多彩的运用

CRISPR是否有一天可以被用于编辑胚胎中的镰状细胞基因，从而确保孩子一出生就不会患有这种疾病? Frangoul这么认为。“作为一个社会，我们现在面临的问题是，你何时进行干预? 出生前还是出生前?” Frangoul说。“我把这个问题留给伦理学家去解决。”

仍有争议！

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