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CRISPR（clustered regularly interspaced short palindromic repeats）问世已经五周年了，在生物医学研究领域也引起了极大的轰动和一系列伦理学疑问。但是这一项技术到底是什么？如何发挥作用？怎么改变医学实践的？——这些你都知道嘛？

生物医学科学家长久以来一直试图去“编辑”基因。DNA重组技术使得特殊的基因能够嵌入质粒（环状DNA）或者病毒中。众所周知，细菌和酵母细胞能够产生很多具有治疗价值的蛋白，病毒载体也可以在人类身上进行基因靶向治疗。靶向基因以及小干扰RNA甚至能够特定性的敲低某一基因或者在基因损伤位点插入健康的基因。一些锌指结构的蛋白和转录活化的受体核酸酶已经可以精确地改变特定的基因。而后CRISPR也出现了，相比之前那些技术，CRISPR更加的简单、快速、便宜、高效。

CRISPR技术使用一段序列特异性向导RNA分子（sequence-specific guide RNA）引导核酸内切酶到靶点处，从而完成基因组的编辑。具体分为两个步骤： crRNA的合成及在crRNA引导下的RNA结合与剪切。

1.crRNA的生物学合成

CRISPR区域第一个重复序列上游有一段CRISPR的前导序列（Leader sequence），该序列作为启动子来启动后续CRISPR序列的转录，转录生成的RNA被命名为CRISPRRNA（简称crRNA）。

2.RNA的结合与剪切

CRISPR/Cas系统中crRNA与tracrRNA（反式激活的crRNA）形成嵌合RNA分子，即单向导RNA（Single guide RNA,sgRNA）。sgRNA可以介导Cas9蛋白在特定序列处进行切割，形成DNA双链断裂（Double-Stranded Break, DSB），完成基因定向编辑等的各类操作。

编码CRISPR 信使RNA或者CRISPR蛋白（例如Cas9）的DNA序列可经病毒载体、脂质纳米体或者其它方式直接导入机体内。通常来说，希望CRISPR仅仅到底指定的细胞，例如为了产生血红蛋白A而不是血红蛋白S的话，应该直接到达造血干细胞中。

然而将CRISPR传靶向传递到某一组织是极其困难的。解决方案之一是在实验室编辑靶组织细胞（例如造血干细胞），再使其扩增，最后将编辑好的细胞重新灌输到组织中，这样CRISPR就可以顺利找到它的目的地了。

CRISPR技术可以实现惊人的准确编辑，但是它并不是完美的。有时候，非目的核酸序列会被编辑——所谓的脱靶效应。这种情况比想象中发生的多。此外，一些基因缺陷能够提高某一的疾病发生风险，同时又能降低另一疾病的风险性。例如，患镰刀型细胞疾病的人群对于疟疾十分敏感，当修复好血红细胞S解决这一问题后，又出现了其他的症状。

CRISPR技术在植物以及微生物的基因研究中已经得到了转化。在许多动物模型中，例如果蝇、蠕虫以及斑马鱼，这项技术也极大的辅助了实验研究。而转基因鼠作为医学研究的必备工具，CRISPR技术使得其制备过程发生了革命性的变化。并且如今的CRISPR技术已经能够编辑灵长类的基因组了。

CRISPR技术可以用来制造抵抗各类疾病的动植物；可以用来制造能够产生治疗性人源蛋白的动物“生物反应器”（例如：猪和牛）；同时可以制造为人类提供器官供体的猪（例如心脏瓣膜组织），这些器官到人体中不会发生免疫排斥反应。理论上讲，CRISPR技术甚至可以让全世界的蚊子不携带各种人源性的病毒。

CRISPR技术的发明已经给生物医学研究带来了巨大的影响，并且也开始渗入医学实践中。当初发明这一项技术科学家们可能没有想到它的用处如此之大、影响范围如此之广。他们说：“每解开一个科学谜团，预示着一个实验的结束——以及其他许多实验的开始“。