cas9研究历史（转自一个研究生作业）（这是今年5月份写给吴畏老师的） - 图文

忽视的声音，引发了震动的是接下来的两篇文章。虽然我们这个故事从头讲下来你觉得仿佛有此文章顺理成章，但是乍一看，两篇文章的成果实在太诱人，太漂亮了。也的确，短短5个月，向前迈进了一大步，重要的一大步。

虽然说是2篇文章，意义却是一个，他俩很有意思，背靠背，连着印在同期的Science上，一前一后。第1篇【1】就是丛乐学长的文章了，而第2篇【17】来头也不小，是George M. Church课题组的作品。

（应该说，可以看出第二篇文章几乎是被第一篇的文章“逼”出来的，有种赶着发没有well-organized的感觉，但其实做了很多东西，具体后面再说。其实还有杯具的同样的第3篇【18】，来晚一步，只好nature子刊了。） 这2篇文章的突破就是——在人类细胞中，成功实现了由Cas9介导的基因组定向编辑。

（注意是编辑，而非简单地剪切。嗯，Genome Editing，是不是听起来就高端大气上档次。）

“洲”际导弹，深入敌镜，精确制导，圆满完成

图11 组装导弹，直入腹地---入核导弹系统【1】

先来看看第1篇，第2篇的异同稍后再表。想在真核内实现基因组的编辑，第一步就是要进核。NLS就是潜入目标的伪装，戴了 2个帽子，一头直入腹地。当然导弹必备的爆破装置Cas9和定位装置crRNA等也必在导弹组成中。

调试导弹，精简装备

顺利完成第一波实验，继续调试导弹，居然有惊喜——装备是可以精简的，RNaseIII不是必须的，因为估计“不明真相的群众”也就是人类细胞内的同样蛋白是可以帮忙的！

同时也发现“制导”位置不同，在一个loci中target的序列不同，效率也不同。他们也尝试了双剑合璧，但是发现组合制导效率略低。

图12 变“战后重建”为“和平殖民”，减少毒性———用HR插入新东西【1】 这是很赞的一步，这里就充分利用了我们说的一个domain切一条链的发现，变双链切断为切开单链的一个口，再导入外源片段，从而介导HR，通过重组的方式实现片段替换——从而插入，删除，等等，都成为了可能。

图13 “万箭齐发”同时一块儿切【1】

另一幅让人激动不已的途径就是可以万箭齐发，而这也充分利用了CRISPR系统本身的特性——人家本来就是个array嘛。

当然，还有比较容易想到的就是下面这种删除方式：

图14 切两头，直接删除一段【1】

总之一句话——导弹在你手，想怎么玩，就怎么玩！

讲完了丛乐的文章，下面就说说第2篇文章与丛乐文章的不同之处——

1、用且只用“双剑合璧装”guide RNA (gRNA) 图15【17】

2、鉴定体系用的是 GFP rescue， 更漂亮 图16【17】

3、做且只做 human cells 更多关注在人细胞中（包括iPS cell）的实际应用。

4、做了庞大规模的生信设计，目标针对整个基因组水平设计全几组靶标，覆盖近一半基因。（野心很大啊，名家风范）

5、与ZFNs ，TALEN 比较的实验更多。 6、工作量更大，数据量更大。

所以看来，动手快是多么重要，差点到手的鸭子被别人抢了总是不好的，然追求完美也是有价值的。

此剑一出，谁与争锋

最后简单总结一下，这目前为止，故事的高潮部分是这个样子——

1、 实现真核细胞体内的基因组编辑，而且一下子打通关了，直接搞定了终极目标——“大boss”human cells

2、利用单链切除介导HR（同源重组），变单纯的切为定向编辑：想插入，改写，删除，全部满足你

3、实现“万箭齐发” ，别再打一枪装一次子弹了，咱已然进入机关枪时代了。

4、证实了与TALEN比的优越性（大家都懂得，其实即使在效率差不多的情况下，无需新编码蛋白而是换短序列即可的Cas9，比TALEN有着不可逆转的便捷性优势）

总之，我们获得了一种想打哪里只需要换“定位弹芯”-gRNA 就行的基因导弹，定点、准确、体内体外、原核真核都可以。更重要的是方便、便宜（“几个质粒就OK”）。 如此利器，预示前景一片大好，自然各家不吝溢美之词【20】【21】【22】【23】【29】。

有人欢喜有人忧，你方唱罢我登场——更高、更快、更强

如果说Cas9开启了一个基因分子生物学的新时代，大家都开心还来不及，只有一个