编者按：基因组编辑技术作为对生物遗传物质进行精确修饰的重要工具，已在分子生物学和生命科学研究中取得了重大突破。此项技术，不仅为探索复杂生命过程提供了新的视角，也为开发针对遗传性疾病的治疗方案提供了支持。以CRISPR-Cas系统为代表的基因组编辑技术，凭借其高效性和高度可编程性，现已成为生物技术的核心动力。2023年，首款基于CRISPR的基因疗法（Casgevy）获得美国FDA批准，标志着基因组编辑技术正式进入临床应用的新阶段。在此背景下，小编推荐瑞士苏黎世大学的Martin Jinek等人，于2024年2月29日在国际生命科学领域顶尖期刊Cell上发表的综述文章，题为“Past, present, and future of CRISPR genome editing technologies”。该文详细回顾了CRISPR基因组编辑技术在基础研究与临床应用中的进展，重点分析了其面临的技术瓶颈，并系统论述了近年来所出现的关键技术创新。

CRISPR基因组编辑技术的过去：发展历程与局限

1) 技术演变：CRISPR基因组编辑技术的起源可追溯至真核细胞DNA修复机制的研究。20世纪90年代初，研究者通过创新性实验揭示，在哺乳动物细胞中，通过诱导特定的双链断裂（DSB）能够促进靶位点的精确重组，奠定了基于DSB核酸酶的基因编辑理论框架。尽管后续开发了几种工程化核酸酶系统（如锌指核酸酶及TALENs），但其复杂的设计和生成过程仍限制了应用的普及。

随着2007年原核细胞CRISPR-Cas系统的首次确认，该系统能够识别和靶向外源核酸，成为适应性基因组防御机制。2012年研究揭示，Cas9作为一类高度特异性的DNA切割酶，其特异性由crRNA引导。经过整合和简化，研究者将tracrRNA和crRNA合并为sgRNA，实现了“一酶一RNA”的编程设计，开创了新的基因组编辑时代。

2) CRISPR核酸酶基因组编辑：CRISPR-Cas系统的可编程性使其能够产生特定的双链DNA断裂，迅速应用于基因组编辑。以源自化脓性链球菌的Cas9（SpCas9）为例，由于其高效性和特异性，至今仍然是最广泛使用的基因编辑工具。通过改变crRNA的引导序列，研究者能够精确地将Cas9引导至目标基因组位点，依赖于特定的PAM序列实现切割。

3) CRISPR基因组编辑的局限：尽管CRISPR-Cas系统作为一种强大的基因编辑工具，仍存在一些挑战。例如，由于CRISPR组件的递送效能和脱靶效应，限制了其在治疗中的应用。研究者正在努力开发新技术以提高靶向精度，降低脱靶效应，并实现更高效的基因编辑。

CRISPR基因组编辑技术的现状与应用

当前，CRISPR技术在基础研究和医疗领域的应用持续扩大。随着基因组编辑技术的进步，科学家能够模拟病变突变，开发新型疗法，甚至在临床试验中应用，例如针对遗传性血液病的疗法。体外编辑患者细胞策略，如CRISPR编辑后回输细胞，已被批准并应用于血红蛋白病等。

反向遗传学和正向遗传学方法的结合，使得CRISPR在疾病建模和基因功能鉴定方面变得高效。例如，利用CRISPR建立小鼠模型，有助于探索慢性病与衰老的机制。更重要的是，CRISPR技术还被应用于治疗癌症，特别是通过CAR-T细胞疗法清除肿瘤细胞。

CRISPR基因组编辑技术的未来：新兴技术发展

随着技术的不断发展，新的基因组编辑工具和方法正在兴起。其中包括无需双链断裂的编辑方法，如碱基编辑与先导编辑等。此外，针对CRISPR技术的优化，如提高递送效率的新型方法，也在不断探索中。这些进展不仅有助于提高基因编辑的效果，也为相关的基因治疗应用奠定了基础。

随着对基因组编辑技术的深入研究，尤其是人生就是博-尊龙凯时品牌的关注，未来基因组编辑在人类健康领域的应用将会变得更加广泛和成熟，潜力巨大。