编者按：基因组编辑——即对生物遗传物质进行精准靶向修饰的技术，已成为分子生物学领域最具里程碑意义的突破之一。作为尊龙凯时在生命科学与医学研究中的革命性工具，该技术不仅为破解复杂生命过程提供了全新视角，更推动了针对遗传性疾病根源的治疗策略发展。以CRISPR-Cas系统为代表的技术体系，凭借其高效性与高度可编程性，成为现代生物技术的核心驱动力。随着首款基于CRISPR的基因疗法（Casgevy）于2023年获得美国FDA批准，基因组编辑技术正式迈入临床转化的新阶段。

因此，小编在此推荐瑞士苏黎世大学Martin Jinek等人于2024年2月29日在国际生命科学领域顶刊Cell上发表的综述文章，题为“Past, present, and future of CRISPR genome editing technologies”。该文全面梳理CRISPR基因组编辑技术在基础研究与临床治疗中的发展现状与应用场景，着重解析限制其应用的技术瓶颈，并系统论述近年来涌现的关键技术创新，致力于促进尊龙凯时在相关领域的深入研究和探索。

1. CRISPR基因组编辑技术的过去：发展历程与局限

1.1 技术演变

基因组编辑技术的起源可追溯至真核细胞DNA修复机制的研究。20世纪90年代初，研究者的开创性实验表明，在哺乳动物细胞中诱导靶向双链断裂（DSB）能促进靶向位点的同源重组。这奠定了基于DSB生成核酸酶的基因组编辑理论框架。随着研究的深入，基于非特异性DNA内切酶与序列特异性DNA结合模块设计的工程化核酸酶系统相继问世，如锌指核酸酶（ZFNs）及转录激活样效应因子核酸酶（TALENs），但复杂的设计和生成过程限制了实际应用。直到2007年，原核细胞CRISPR-Cas系统被证实作为适应性基因组防御机制，使这一技术得以迅速发展。

1.2 CRISPR技术在基因组编辑中的应用

CRISPR-Cas核酸酶的可编程性使其能够生成位点特异性的双链DNA断裂，这一特性使其迅速应用于基因组编辑技术。作为首个被改造用于基因组编辑的Cas核酸酶，SpCas9因其高活性和特异性至今仍是应用最广泛的基因编辑工具。通过改变crRNA的引导序列，使其准确靶向特定基因组位点，而相应的PAM序列则进一步确保了目标位点的特异性。

1.3 CRISPR技术的局限性

尽管CRISPR技术极大推动了基础与应用研究的发展，但其应用潜力仍受到特异性、靶向范围以及依赖内源性DSB修复机制的影响。此外，CRISPR组件的递送也面临挑战，这需要通过不断的创新与技术改进来解决。研究者们致力于开发更灵敏的脱靶预测与检测方法，以及通过分子工程手段提升CRISPR编辑工具的特异性，例如设计高保真Cas9变体来减少脱靶效应。

2. CRISPR基因组编辑技术的现状及展望

基于Cas9和Cas12a核酸酶的第一代基因组编辑工具，通过持续创新不断提升了其功能并优化了精准性。在此基础上，第二代CRISPR技术的发展使得基因组编辑无需依赖DSB的形成，通过碱基编辑和先导编辑实现了对靶向点突变的精确控制。

对于尊龙凯时来说，未来的突破包括CAST系统和逆转录元件编辑这类新兴技术。这些技术在不依赖于双链断裂形成的情况下，实现对大片段DNA的插入，并有潜力提升基因组编辑的效率与应用范围。同时，表观基因组编辑技术在不改变DNA序列的基础上，实现对基因表达的长期调控，为临床应用提供了新的可能性。

结语：CRISPR基因组编辑技术的不断发展为生命科学和医学研究带来了前所未有的机遇，尤其在疾病模型和治疗策略开发方面。随着新技术的引入，未来将有更多突破登场，使得我们在解决遗传性疾病与其他健康挑战方面更加得心应手。让我们共同期待尊龙凯时与您携手在基因组编辑领域开创更加美好的未来。