从细菌免疫的意外发现，到CRISPR席卷全球科研，这一技术让基因编辑变得简单高效。它能否真正改变医学、农业乃至世界，答案令人期待。
在2005年初的法国，Rodolphe Barrangou 和 Philippe Horvath 盯着电脑屏幕上一些奇怪的重复遗传代码，满脸困惑。这些序列来自嗜热链球菌，一种常与病毒交锋的细菌。当时有传言说，这些DNA片段可能是细菌对抗病毒的秘密武器。如果真是这样，两位研究者决心一探究竟。嗜热链球菌是制作酸奶的关键微生物之一，若能阻止它被病毒侵害，他们当时供职的食品公司 Danisco 将省下数百万欧元。
他们开始比较不同嗜热链球菌株的奇特序列，这些菌株对不同病毒有抗性。结果令人惊讶：重复序列之间的DNA片段，与该菌株能抵抗的病毒DNA完全一致。于是，他们从特定病毒中取出DNA片段，插入一个无抗性菌株的重复序列间。奇迹发生了——这个菌株竟然获得了抗性。看起来，细菌在经历病毒袭击后，会保留进攻者的DNA片段，像建立了一份“通缉名单”，为下一次战斗做准备。只要再次识别出同样的DNA，细胞就知道自己面临威胁。
这一发现对乳制品行业来说是个大消息。有了这个细菌免疫系统，企业能根据所需抗性挑选菌株。如今，这种方法已成为酸奶和奶酪生产的主流，为微生物学带来了可观的商业回报。然而，到了2012年，德国马克斯·普朗克研究所的 Emmanuelle Charpentier 和加州大学伯克利分校的 Jennifer Doudna 将这项研究的实用价值推向了新高度。她们发现，这种被称为CRISPR的“奇特集群、规则间隔的短回文重复序列”，可以被改造，在任何生物——酵母、鱼、猪，甚至人类——的基因组中精准剪切。
她们的技术核心是向细胞内引入制造Cas9蛋白的工具，这种蛋白负责剪切DNA，再加上一段类似CRISPR的RNA，告诉Cas9该剪哪里。RNA和DNA一样带有“碱基”序列，只要知道目标DNA的序列，就能设计一段“互补”的RNA，附在CRISPR RNA末端，引导Cas9找到目标。当这个RNA加蛋白的机制在细胞基因组中找到匹配的DNA片段，Cas9就会下手剪切。
在自然界中，CRISPR是细菌免疫系统的一部分
CRISPR的妙处在于利用了细胞自身的DNA修复机制。由于细胞修补受损序列时通常不够完美，修复过程往往会“敲除”目标基因。这种敲除基因的能力，成了CRISPR首批临床药物的基础。如今，更精细的编辑技术，比如精准修改或插入新序列，已在实验室中司空见惯，很快也将走进诊所、种子公司和农场。
操控基因来治疗疾病或改良作物并不是什么新鲜概念。但过去的技术要么不安全，要么操作繁琐，构建一个基因编辑器可能耗费数月。而有了CRISPR，连高中生都能在网上订购RNA序列，通过快递拿到编辑系统。短短几年，这项技术已被制药巨头采纳，在实验室中无处不在，还催生了生物技术公司，激发了可能更强大的创新。各国政府也在调整法规，试图挖掘它的潜力。
这项技术的一切都透着“改变世界”的气息。CRISPR不仅能实现医学目标，比如遏制心脏病，还能助力农业和环境梦想，以前所未有的方式实现。但到目前为止，世界似乎并未因此大变样。它会像以前的技术一样陷入困境和失望吗？还是说，科学家们承诺的变革已近在咫尺？
本文译自 Economist，由BALI编辑发布。
