你知道在細(xì)胞中,，CRISPR技術(shù)是如何編輯基因的嗎,？

日本東京大學(xué)西増弘志教授的研究團(tuán)隊(duì)，拍攝出了一組清晰的分子級(jí)的視頻,，直觀展示了CRISPR/Cas9技術(shù)精準(zhǔn)“裁剪”基因的場(chǎng)面,。

圖中黃色圓形物質(zhì)為Cas9-RNA，黃色線形物質(zhì)為DNA,。高速原子力顯微鏡觀察下的CRISPR/Cas9技術(shù)實(shí)時(shí)編輯過(guò)程,。

人體是一個(gè)由很多細(xì)胞組成的“王國(guó)”，基因則住在每個(gè)細(xì)胞里,?；蛳袷侨松眢w里的“代碼”，規(guī)定了每種細(xì)胞做什么樣的工作,。

基因編輯技術(shù)能夠讓人類對(duì)特定DNA片段進(jìn)行敲除或加入,，目前最流行的就是CRISPR/Cas9技術(shù)。CRISPR/Cas9可以讓基因編輯如同我們?cè)陔娔X上剪切,、復(fù)制,、粘貼資料一樣簡(jiǎn)單。有了“基因編輯器”,，人類能通過(guò)基因編輯調(diào)整細(xì)胞功能,，甚至可以讓身體發(fā)生特定變化。

 CRISPR-Cas9技術(shù)原理

不過(guò),，這種堪稱“上帝之手”的技術(shù),，卻有兩個(gè)大問(wèn)題。首先,，CRISPR/Cas9編輯時(shí)有可能出錯(cuò),，敲掉其他關(guān)鍵基因。這有可能引發(fā)基因突變,，對(duì)新生嬰兒產(chǎn)生不可估量的傷害。其次,，基因編輯很可能產(chǎn)生新的疾病隱患,，基因一旦被敲掉就不能“撤銷”。這種隱患不僅會(huì)伴隨人的一生,，還會(huì)遺傳給后代,。

但是，基因編輯若使用得當(dāng),，也能為人類帶來(lái)貢獻(xiàn),。目前,，基因編輯技術(shù)用于改良植物性狀?？梢允沟檬吖Ｙ|(zhì)期更長(zhǎng),，口感更好。此外,，某些惡性疾病可通過(guò)基因編輯得到一定的緩解,。最厲害的是，基因編輯技術(shù)還能用來(lái)復(fù)活已經(jīng)滅絕的物種,！通過(guò)相關(guān)DNA復(fù)活滅絕物種,，有助于生物學(xué)家的研究。

本文中這些納米級(jí)視頻是由高速原子力顯微鏡技術(shù)拍攝的,，通過(guò)用纖細(xì)的探針來(lái)靠近這些分子,，研究人員“摸索”出分子的模樣。相關(guān)論文發(fā)表在《Nature Communications》上,。通過(guò)直觀的觀察記錄,，研究者們也獲得了更多這一過(guò)程的細(xì)節(jié)信息。

觀察結(jié)果顯示apo-Cas9為柔性構(gòu)象,，而Cas9–RNA則為穩(wěn)定的雙葉型構(gòu)象,。

Cas9-RNA靶向定位到目的DNA，形成Cas9–RNA–DNA復(fù)合體,。

在Mg2+存在的條件下,，Cas9-RNA對(duì)目的DNA進(jìn)行特異性剪切。

視頻：Cas9-RNA介導(dǎo)的PAM依賴性DNA識(shí)別

視頻：Cas9–RNA“裁剪”目標(biāo)DNA

視頻：Cas9–RNA搜尋目標(biāo)DNA

參考資料

Real-space and real-time dynamics of CRISPR-Cas9 visualized by high-speed atomic force microscopy

DOI: 10.1038/s41467-017-01466-8