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不做人的小剪刀相关技术背景科普大白话版（第3页）

于是我们真的这么做了。

在过去的50年间，多种基因编辑相继诞生，让我们真正成为了生命的设计师，能够修改生命的蓝图，从而治愈某些疾病。

首先，要从crispr技术说起，因为这一个，最为有趣，也最为传奇。

早年间，一些科学家在研究大肠杆菌的时候，偶然间发现它的基因组dna上有一些看起来怪里怪气的重复结构：有一段29碱基的序列反复出现了5次，两两之间都被32个碱基形成的看起来杂乱无章的序列隔开了。

大家都知道，dna作为遗传物质，它的功能就是通过“中心法则”生产蛋白质。要么直接生产，要么辅助生产，而这种串联起来的重复结构看上去两者都挨不上边。

几年后，科学家弗朗西斯科?莫西卡在另一种细菌——地中海嗜盐菌里又一次发现了这种古怪的重复序列。大肠杆菌和地中海嗜盐菌，从生活环境到进化历史都毫无相似之处可言，这让他十分疑惑。

于是他在海量的微生物中继续寻找，竟然在20种不同微生物中都发现了类似的重复dna结构，把它们命名为crispr。

显然，crispr不可能是偶然现象，它一定是有着非常重要乃至性命攸关的生物功能。因为自然选择不允许这么多毫不相干的物种，同时保留一段相同的废物dna。

经过漫长的研究，他终于发现，这些dna序列不止存在于细菌中，而是和许多病毒的基因组序列高度一致。是细菌在基因组里收藏了这些病毒不同角度的快照。

这些携带着某种病毒信息的crispr序列具有病毒疫苗的功能，可以让细菌免于被这种病毒入侵。如果把这种crispr转移到另一种细菌中，也同样能让新的细菌具有免疫力。

和人类的免疫功能类似。细菌会把细胞内存在的所有dna都一一抓来和crispr序列仔细比对，一旦发现两者完全一致，就意味着病毒在细胞内出现了，于是立刻启动防御机制。

crispr就是细菌的记账本，每一次遭到病毒入侵，就会把这个病毒的特征记到本本上，用于秋后算账。当那个不知好歹的东西再一次现身时，便以最快地速度，重拳出击。

具体来说，crispr序列会被首先转录成rna分子，称为向导rna。这个向导rna会和细胞内的某种名为cas的蛋白质结合，形成一种核糖核蛋白复合物，简称为rnp。rnp会像哨兵一样在细胞里勤勤恳恳地终日巡逻。

而这位哨兵寻找的对象，就是任何一段能够和向导完美配对的dna分子。一旦两者相遇，哨兵就会启动cas蛋白的切割功能，将这段dna切成一个个小的片段，成功地把敌人给碎尸万段了。

这时，可能有人要问了，细菌里的crispr和人类的基因编辑有什么关系呢？

那些可怜的遗传病患者，他们的dna与正常dna通常只有几个或几十个碱基不一样，要想修正他们的基因组，就要精确地定位到不一样的地方。否则，只放一些小剪刀进去对着dna长链乱剪乱切，这人肯定就活不了了。

所以，如何生产一个gps，让剪刀找到正确的目标再剪，是一个重要的技术难题。

而细菌crispr系统里的向导rna就是这个难题的答案。

如果我们能够在体外合成特定的向导rna，并让它能够特异性识别某些dna片段，问题不久迎刃而解了吗？

于是，crispr技术便应运诞生了。经过一众科学家十余年的努力，我们可以任意地合成向导rna和cas蛋白，由它们俩组成的人工rnp可以通过多种方式被导入细胞，被向导rna带到正确的地方，再下剪子。

但是，可能有人要问了，如果这把带gps的剪子如此好用，我们现在又为什么依然要受到那些基因缺陷疾病的困扰？为什么没有人造生物？为什么没有实现基因飞升？

这时因为，这些可爱的小剪子，有着一些致命的缺陷。

首先，由于各方面的限制，向导rna不能太长，通常也就是20来个碱基对的长度。要知道，人类dna上可是有30亿碱基对，区区长度为20的碱基片段，可能在dna长链中随处可见。

所以这些可爱的小剪刀在发挥作用时，也可能也同时剪到其它奇奇怪怪的地方，造成各种乱七八糟的突变，导致细胞死亡。

其次，小剪刀在发挥作用时，需要目标基因的上游存在一个特定的短的碱基序列，我们称之为pa序列。如果实际操作中，目标基因上游到处都没有pa序列，那么即使小剪刀找到了正确位置，也无法咔嚓一刀剪下去。

最后，小剪刀也是有脾气的。有时，它的gps没有找到完全匹配的dna片段，但小剪刀就是想剪。于是它便会随便找一段类似的dna片段，咔嚓一下剪下去。然后转身就走，深藏功与名。

以上三种情况，在专业术语里，叫做“脱靶”。

小剪刀很好用，但奈何小剪刀经常不做人。因此，这项技术的实际效果，目前来说并不理想。

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