天然的 CRISPR-Cas9 系统被重新利用，成为一项革命性的基因编辑技术。通过将两种必需的 RNA 成分（crRNA 和 tracrRNA）融合成一个合成的单向导 RNA (sgRNA)，科学家创建了一个简单的双组分系统。该 sgRNA 引导 Cas9 核酸酶到达任何所需的 DNA 位置，从而造成精确的双链断裂，然后细胞可以修复该断裂，从而引入靶向突变或插入新的遗传物质。
CRISPR-Cas9 作为可编程基因编辑工具
2012
- Jennifer Doudna
- Emmanuelle Charpentier
（图片仅供参考）
The transformation of the CRISPR-Cas9 bacterial immune system into a universal tool for genome editing was a landmark achievement in 分子生物学关键在于认识到该系统具有重编程的潜力。天然的II型Cas9系统包含三个组分：Cas9蛋白、含有靶向序列的crRNA以及对crRNA成熟和Cas9激活至关重要的tracrRNA。Doudna和Charpentier实验室证明该系统可以简化。他们通过合成发夹环将crRNA的3'端与tracrRNA的5'端连接起来，构建了一种名为单向导RNA (sgRNA) 的嵌合RNA。这种sgRNA保留了双RNA系统的所有必要功能。
这种简化是革命性的，因为它意味着要将 Cas9 核酸酶重新定向到一个新的 DNA 位点，只需合成一个带有不同 20 核苷酸引导序列的新 sgRNA。与锌指核酸酶（ZFNs）和 TALENs 等以前的编辑方法相比，这种技术使用起来非常简单、廉价，而且可以扩展。当Cas9-sgRNA复合物被导入细胞后，它会找到目标DNA序列并产生双链断裂（DSB）。然后，细胞的天然DNA修复机制就会接管。容易出错的非同源末端连接（NHEJ）途径通常会引入小的插入或缺失（indels），从而有效地敲除基因。另外，如果提供了供体 DNA 模板，则可以使用更精确的同源定向修复（HDR）途径插入新序列或纠正突变。.
UNESCO Nomenclature: 3101
- 生物技术
类型
生物技术
中断
革命
用法
广泛使用
前体
- 发现细菌中天然的crispr-cas9机制
- tracrrna的鉴定和功能表征
- 了解细胞 DNA 修复机制（nhej 和 hdr）
- 先前的基因编辑技术，如 zfns 和 talens，确立了靶向双链断裂的原理
- RNA合成和基因工程技术的进展
应用程序
- 镰状细胞性贫血和β地中海贫血等遗传疾病的基因治疗
- 开发抗病作物和牲畜
- 创建人类疾病的动物模型
- 功能基因组学研究，研究基因功能（基因敲除）
- 传染病快速诊断技术的开发
- 癌症免疫疗法（例如CAR-T细胞疗法）
专利：
- US8697359B1
- US10000772B2
- EP2771468B1
潜在创新理念
- creating ‘gene drives’ to eradicate disease vectors like mosquitoes
- engineering crops to sequester more carbon in their roots to combat 气候变化
- developing personalized cancer therapies by editing a patient’s immune cells to target their specific tumor
- ‘de-extinction’ projects aiming to resurrect species like the woolly mammoth
- 改造肠道微生物，直接在体内产生治疗药物
- 通过敲除主要过敏原基因来创造低过敏性宠物
- 通过编程细胞来编辑自己的 DNA，以响应环境刺激，从而开发活体数据记录器
- engineering plants to produce 疫苗 and other pharmaceuticals (molecular farming)
- 纠正人类胚胎中的遗传疾病（生殖系编辑），引发重大伦理争论
- 通过敲除导致人体排斥的基因，从猪体内创造出通用供体器官
相关内容： 基因编辑 CRISPR-Cas9 SGRNA JENNIFER DODNA EMMANUELLE CHARPENTIER 基因工程 双链断裂 NHEJ HDR 生物技术.
历史背景
CRISPR-Cas9 作为可编程基因编辑工具
（如果日期未知或不相关，例如“流体力学”，则提供其显著出现的近似估计）
