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从细菌免疫的意外发现，直至CRISPR在全球科研领域掀起热潮，这一技术让基因编辑变得简便且高效。它究竟能否切实改变医学、农业乃至整个世界，答案着实令人期待。
2005年初，在法国，Rodolphe Barrangou和Philippe Horvath满脸困惑地盯着电脑屏幕上一些怪异的重复遗传代码。这些序列源自嗜热链球菌，这是一种常与病毒交锋的细菌。当时有传言称，这些DNA片段或许是细菌对抗病毒的秘密武器。倘若真是如此，两位研究者决心探寻个究竟。嗜热链球菌是制作酸奶的关键微生物之一，要是能阻止它被病毒侵害，他们当时供职的食品公司Danisco就能省下数百万欧元。
他们着手比较不同嗜热链球菌株的奇特序列，这些菌株对不同病毒具有抗性。结果令人诧异：重复序列之间的DNA片段，与该菌株能抵抗的病毒DNA完全吻合。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。奇迹出现了——这个菌株居然获得了抗性。看起来，细菌在经历病毒袭击后，会留存进攻者的DNA片段，宛如建立了一份“通缉名单”，为下一次战斗做准备。只要再次识别出相同的DNA，细胞就明白自己面临威胁。
这一发现对于乳制品行业而言可谓重大利好。借助这个细菌免疫系统，企业能够依据所需抗性挑选菌株。如今，这种方法已然成为酸奶和奶酪生产的主流，为微生物学带来了颇为可观的商业回报。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提升到了新高度。她们发现，这种被称作CRISPR的“奇特集群、规则间隔的短回文重复序列”，能够被改造，从而在任何生物——酵母、鱼、猪，甚至人类——的基因组中精准剪切。
她们的技术核心在于向细胞内引入制造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，告知Cas9该剪何处。RNA和DNA一样带有“碱基”序列，只要知晓目标DNA的序列，就能设计一段“互补”的RNA，附着在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就会实施剪切。
在自然界中，CRISPR是细菌免疫系统的一部分
CRISPR的精妙之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，成为了CRISPR首批临床药物的基础。如今，更为精细的编辑技术，比如精准修改或插入新序列，在实验室中已屡见不鲜，很快也将应用于诊所、种子公司和农场。
操控基因来治疗疾病或改良作物并非全新概念。但过去的技术要么不安全，要么操作繁杂，构建一个基因编辑器或许要耗费数月时间。而有了CRISPR，就连高中生都能在网上订购RNA序列，通过快递拿到编辑系统。短短几年间，这项技术已被制药巨头采用，在实验室中随处可见，还催生了生物技术公司，激发了可能更为强大的创新。各国政府也在调整法规，试图挖掘它的潜力。
这项技术的方方面面都散发着“改变世界”的气息。CRISPR不仅能够实现医学目标，比如遏制心脏病，还能助力农业和环境梦想，以前所未有的方式达成。但截至目前，世界似乎并未因此发生显著变化。它会像以往的技术一样陷入困境与失望吗？还是说，科学家们所承诺的变革已然近在眼前？
本文译自Economist，由BALI编辑发布。
