CRISPR／Cas9系统简介

CRISPR序列于1987年发现，是一种串联的重复序列（20～50 bp），CRISPR 位点由前导区（leader）、多个间区（spacer）和多个重复序列（repeat）构成。这种间隔重复序列普遍存在于细菌和古细菌的基因组中，直到2002年才被正式命名为clustered regularly interspaced short palindromic repeats（CRISPR）。

2005年，研究发现宿主菌的染色体以外的遗传物质与这些间隔重复序列（CRISPR）具有很高的同源性，这些CRISPR序列可能参与了细菌的免疫。微生物的适应性免疫系统由短回文重复集群定期（CRISPR）和CRISPR相关蛋白（CAS）构成。CRISPR／Cas9由CRISPER序列和Cas9核酸酶组成，是细菌和古细菌的一种不断进化的适应性免疫防御机制，它利用两种RNA的复合物将Cas9带到基因组上的靶位点切割，导致基因突变，成为细菌的一种特定抵抗外源基因入侵的防御策略。

CRISPR为间隔重复序列，首先进行转录变成初级转录产物，再进行编辑变成一个短的CRISPR RNA（crRNAs），其中含有一组保守的重复片段和一个可变的间隔区序列（guide RNA）入侵的互补核酸。crRNAs与Cas蛋白结合形成有效的复合物，通过RNA和DNA碱基配对的方式识别靶向序列，使得靶序列被特异性酶解，从而防止外来基因在宿主菌内的扩散（图13-7）。CRISPR转录产物可以识别Cas9核酸酶，实现对特定的DNA 序列进行切割。(https://www.daowen.com)

图13-7　CRISPR/Cas9切割DNA的模式图

CRISPR／Cas9系统因其便捷性和高效率得到迅速发展，成为转基因研究的主流技术。到目前为止，CRISPR／Cas9技术已经在大鼠、犬、猪、山羊、猴子和人类胚胎中进行了应用。Cas9／sgRNA进行的基因编辑不但可以实现对基因的删除，还可以实现基因的插入和基因的修复。