諾貝爾化學獎：基因編輯技術一分鐘知多少

2020年諾貝爾化學獎頒給了CRISPR基因編輯技術。2019年震驚世界的首例基因編輯嬰兒的出現用的就是這個技術，然而CRISPR基因編輯技術到底是個什麼樣的技術呢？

1、什麼是基因？

（原始圖片來自美國國家人類基因組研究所網站 https://www.genome.gov）

日常生活中，我們經常會聽到人們在描述一個嬰兒的長相時會講這孩子眼睛長得像爸爸，鼻子長得像媽媽。其中用到的「像」字其實就是「遺傳」的意思。上一代的特徵要怎麼遺傳到下一代呢？我們描述眼睛大致會用來描述眼睛的大小，睫毛的長短以及瞳孔的顏色，這些特徵都是由遺傳物質來決定的，而遺傳物質的最基本單位就是基因。基因包含了這些獨特的可以遺傳的信息，能從上一代傳遞到下一代。基因一個接一個排列形成的結構叫做染色體。基因又是由脫氧核糖核酸，也就是DNA組成。換句話講，染色體是由一個單獨的長長的DNA序列組成，這些DNA序列中的一部分會成為一個單獨的基因。一個基因可以是很短的DNA序列，也可以是很長很長的DNA序列。我們人類的染色體大約包含了2萬個基因。

2、如何編輯基因？

（基因編輯技術的基本概念）

一般來說，所有的基因編輯技術都是在DNA層面進行操作，都會使用一個叫做核酸酶的東西，通過一些特殊的導航手段把這個核酸酶引到合適的位置，然後把需要操作的DNA片段通過核酸酶裁剪掉，接著在斷開的位置如果提供給合適的新的DNA片段，那麼這個缺口就可以被填補。因此，基因編輯技術被比喻為「裁剪基因的剪刀」，使用這個技術可以把基因中能致病的DNA片段裁掉，或者換成新的健康的DNA片段，這樣做的最終目的是通過這樣的技術可以消除這種疾病。

3、什麼是CRISPR基因編輯技術？

(CRISPR-cas9最重要的兩個元件：導航作用的Guide RNA和剪切作用的cas9)

最早的基因編輯技術出現在上個世紀九十年代末期，CRISPR基因編輯技術出現在2009年。CRISPR的出現使得科學家對基因的編輯變得更為簡單快捷，也更加精準，相比較之下，價格反而更加便宜。CRISPR基因編輯技術的核心是CRISPR-cas系統，cas也就是上面提到的可以剪開DNA片段的一種核酸酶，cas9就是今年諾獎獲得者使用的酶。這個基因編輯系統中起導航作用的元件是人工合成的Guide RNA，引導到了正確的位置以後起剪切作用的核酸酶是cas9。