书名:破天机：基因编辑的惊人力量（2020新晋诺奖得主杜德娜亲述“基因剪刀”简史。《基因传》作者悉达多·穆克、《乔布斯传》作者艾萨克森，诺奖得主文基·拉马克里什南联袂推荐！）

作者:珍妮佛·杜德娜 & 塞缪尔·斯滕伯格

书号:Amazon.com

格式:pdf-epub-mobi-txt-azw3

出版日期:11月 2020

大小:3.12MB

语言:中文

这些应用还是离不开实验室对CRISPR-Cas9进行的早期研究。通常而言，一个蛋白质里包括成百上千个氨基酸，大部分氨基酸用来维持其三维结构，只有少数的氨基酸作为关键的化学基团参与催化反应。当马丁最初鉴定出Cas9蛋白质的催化功能的时候，他找到了参与切割DNA双螺旋的几个关键氨基酸。当把这几个氨基酸突变之后，他创造出了一个失去了DNA切割能力的Cas9蛋白质，当然，它仍然能与向导RNA相互作用，并与对应的DNA序列紧密结合。我们把催化核心拆解开，改造之后的Cas9不能再切割DNA了，但它依然可以寻找并精确锁定目标基因。类似的研究也由维尔日尼胡斯·塞尼相克斯和其同事报道了。

与此同时，齐磊（Lei Qi）从伯克利分校博士毕业之后不久，就在加州大学旧金山分校（VCSF）建立了自己的实验室。与UCSF的另外两位教授——齐纳森·魏斯曼（Jonathan Weissman）和温德尔·林恩（Wendell Lim）合作，齐磊证实了这种不切割基因的CRISPR也有它的用武之地（他们称之为CRISPR干扰系统）。改良版本的CRISPR可以让科学家在不影响细胞DNA的情况下改变基因的表达水平。打个比方，这就好比为基因表达添上了旋钮，我们可以把基因开启或者关闭、调大或者调小，就像调整灯光的亮度。

这套CRISPR干扰系统的功能有点像分子送货员。这时，科学家的目的不再是锁定目标基因并切割DNA，而是把Cas9或向导RNA与等待配送的蛋白质结合起来，然后通过改造的CRISPR把该蛋白质运送到细胞内的特定基因上。这些蛋白质可以增强或者减弱目标基因的表达水平。

基因表达是一套复杂的多层次控制系统，它控制着对蛋白质进行编码的DNA信息何时表达、表达多久。可以说，这套控制系统对生物学的重要性不亚于遗传信息本身。组成人体细胞的近五万亿个细胞含有相同的基因组（除了生殖细胞和不含细胞核的血红细胞），但是这些细胞是高度多样化的，它们形状不同、大小各异，组成了复杂的组织、器官，表现出独特的性质与功能。有些细胞攻击血液中的病原体（免疫细胞），有些可以收缩舒张并把血液运送到全身（心肌细胞），还有一些可以在中枢神经系统里储藏记忆（脑细胞）。而免疫细胞、心肌细胞和脑细胞之所以不同，就在于基因表达模式的差异。此外，癌症和遗传病之所以发作，往往不是因为某些基因失去了功能，而是基因表达的方式出错了。