如果问近十年，甚至21世纪以来，生命科学领域最重要的突破，相信很多人的第一个想到的是CRISPR基因编辑。

这项2012年才开始获得突破的科学发现，只用了不到十年时间，就获得了诺贝尔奖的认可，让人类能够以前所未有的方式操控基因，治疗遗传疾病，以及癌症等等。

CRISPR技术诞生的最初几年，这一突破性技术还仅仅只在少数科学家群体中传播。

而在2015年11月，王力宏在微博发文，介绍了CRISPR系统发明人张锋，并称以后全世界一定会知道CRISPR是什么，（CRISPR）有太多可能性了。这条微博获得了数千转发和评论，堪称第一个大火的CRISPR科普。

三年后的2018年11月，贺建奎突然宣布通过CRISPR基因编辑技术，创造了一对基因编辑双胞胎婴儿，这一石破天惊的新闻瞬间让CRISPR基因编辑成为全民热词。

现在来看，王力宏的这条微博非常有预见性，CRISPR基因治疗先天性失明、地中海贫血症、血友病等遗传疾病的临床试验接连取得突破，更是在2020年荣获诺贝尔化学奖。

现在，全世界确实都知道了CRISPR，而且CRISPR技术还在不断拓展，在癌症治疗，以及包括新冠病毒在内的病原检测领域也取得了辉煌成绩。

很多人可能要问了，作为歌手的王力宏，为何跟麻省理工学院的科学家张锋产生交集呢？

王力宏的哥哥王力德（Leo Wang），是美国希望之城国家医疗中心的肿瘤科医生和研究员，主要研究方向是使用前沿质谱技术来识别少量血细胞中的新型激活通路。通过磷酸化蛋白质组学对造血干细胞和祖细胞、白血病细胞和免疫细胞进行状态和命运转换。这些策略与体外和体内模型相结合，能够更有效地理解和治疗小儿血液癌和实体瘤。

希望之城国家医疗中心是美国国立癌症研究院（NCI）指定的40所癌症综合中心之一，也是美国国立综合癌症网络的创立会员和中央数据协调中心。被权威新闻杂志周刊《美国新闻与世界报道》列为“美国最佳癌症和泌尿科医院”之一。

除了哥哥之外，王力宏的父亲也是一名医生，而且王力宏在威廉姆斯学院第一年主修生物，之后才改为主修音乐。

如此来看，王力宏能如此有预见性的评价CRISPR基因编辑，也就不足为奇了。

CRISPR基因编辑的发现

2005年，西班牙微生物学家弗朗西斯科·莫伊卡（Francisco Mojica）发表论文，发现了细菌和古菌中存在的免疫系统——规律成簇间隔短回文重复（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats），简称CRISPR。

2012年8月，詹妮弗·杜德娜（Jennifer Doudna）和埃玛纽埃尔·卡彭蒂耶（Emmanulle Charpentier）合作，在 Science 杂志发表了基因编辑史上的里程碑论文，成功解析了CRISPR/Cas9基因编辑的工作原理。

2013年2月，张锋在 Science 杂志发表了，首次将CRISPR/Cas9基因编辑技术应用于哺乳动物和人类细胞。

自此，近年来生命科学领域最耀眼的技术正式宣告诞生。

此后短短数年间，CRISPR基因编辑领域接连取得重要进展，发表了大量重磅论文，CRISPR基因编辑技术在疾病治疗、疾病检测、遗传育种等领域取得了许多突破。

CRISPR基因编辑的原理

CRISPR/Cas系统是细菌和古菌特有的用于抵御病毒入侵的免疫系统，当病毒首次入侵时，细菌和古菌会将外源基因的一段序列整合到自身的CRISPR的间隔区；病毒二次入侵时，CRISPR转录生成 前体crRNA(pre-crRNA)， pre-crRNA经过加工形成含有与外源基因匹配序列的crRNA，该crRNA与病毒基因组的同源序列识别后，介导Cas蛋白结合并切割，从而保护自身免受入侵。

利用该免疫系统，通过人工设计具有引导作用的sgRNA，引导Cas9对DNA进行定点切割，造成DNA双链断裂，在此基础上，细胞进行DNA自我修复，导致DNA的缺失或插入，从而实现对DNA的精确敲除或敲入。

CRISPR基因编辑近期取得的突破

CRISPR技术自2013年以来，得到了快速发展，可以说是日新月异，此处列举近期CRISPR技术在遗传病治疗、艾滋病治疗，以及癌症治疗领域所取得的最新进展。

1、遗传病治疗

2020年12月5日，国际四大医学期刊之首的《新英格兰医学期刊》NEJM 发表了CRISPR基因治疗β-地中海贫血症和镰刀状细胞贫血症的临床试验结果。

CRISPR Therapeutics 和 Vertex Pharmaceuticals 联合开发了治疗β-地中海贫血症和镰刀状细胞贫血症的CRISPR-Cas9基因编辑疗法。

研究团队对1名β-地中海贫血症患者和1名镰刀状细胞贫血症患者回输了经过CRISPR-Cas9编辑BCL11A增强子的自体CD34+细胞。治疗后18个月，两名患者的骨髓和血液中等位基因编辑水平仍保持较高，骨髓中保持超过76%的编辑效率，血液中的编辑效率也保持在60%。且患者不再依赖输血，循环血液中表达胎儿血红蛋白HbF的细胞占比达到99%。

2、艾滋病治疗

2020年11月27日，美国天普大学和内布拉斯加大学医学中心的研究人员在 Nature Communications 杂志上发表了题为：CRISPR based editing of SIV proviral DNA in ART treated non-human primates 的研究论文。

这项研究成功地在非人灵长类动物的基因组中编辑清除了与HIV密切相关的SIV-a病毒，这在艾滋病研究中迈出了重要一步。这一突破也使得人类比以往任何时候都更接近于开发出彻底治愈艾滋病的方法。

研究团队还在其他动物模型中做了类似实验，并证实他们的AAV9-CRISPR-Cas9系统可以有效地从感染了HIV-1的人源化小鼠模型的细胞和组织中清除HIV-1的整合DNA。总而言之，这是一项十分重要的研究进展，并有望以此彻底终结人类的艾滋病噩梦。

3、癌症治疗

2020年11月18日，以色列特拉维夫大学的研究人员在 Science Advances 杂志上发表题为：CRISPR-Cas9 genome editing using targeted lipid nanoparticles for cancer therapy 的研究论文。

这项研究为世界首例证实CRISPR/Cas9系统可以有效治疗活体动物转移性癌症的研究。

研究人员开发了一种新的基于脂质纳米颗粒（LNP）的CIRSPR递送系统——CRISPR-LNP，并在两种侵袭性和不可治愈的癌症类型——胶质母细胞瘤和卵巢癌中表现出良好的治疗效果。

正如王力宏五年前说的那样，全世界已经知道了CRISPR是什么，CRISPR还有太多可能性，我们拭目以待。

撰文：王聪

出处：头条号 @生物世界