crispr-cas基因编辑技术原理与应用
基因编辑技术CRISPR的原理和应用
基因编辑技术CRISPR的原理和应用CRISPR基因编辑技术，是近年来科学界掀起的一股热潮。
它能够改变人类基因，具有革命性的意义，可能带来人类医学领域的新突破。
本文将对CRISPR技术的原理及其在医疗、农业等领域的应用做详细介绍。
一、CRISPR技术的原理CRISPR（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）是一种存在于细菌和其他细胞中、可能提供抵御外来病毒和其他物质侵袭的防御机制。
CRISPR/Cas系统可被看作是一种基于RNA引导、以利用菌体完整性的系统，因为它可以将干扰的RNA（crRNA）与适配蛋白（cas蛋白）配对，将此“小型核酸导弹”引导至外来DNA上进行切除。
在CRISPR系统中，病毒攻入时，它的基因组被注入到细胞的DNA中，细胞通过CRISPR系统发现这一情况，并留下一份该基因组序列以供后续识别病毒。
CRISPR按照进入细胞的顺序存储有序的DNA片段。
这些片段之间通过一些共同的DNA序列进行连接。
当病毒再次攻入细胞时，细胞会利用这些先前留下的DNA片段与可编码特定信息的crRNA配对，继而将活性Cas蛋白引导至病毒基因组上，并用针对性切除的方式使其失活。
在CRISPR技术中，便运用了这种能力，将Cas系统与指向特定的DNA序列的crRNA互相作用来实现有针对性的DNA编辑。
二、CRISPR技术的应用1.遗传性疾病治疗CRISPR技术能够通过修饰DNA序列，从而潜在地纠正与特定疾病有关的遗传缺陷。
例如，革兰氏氏症（cystic fibrosis）就是一种常见而致命的遗传性疾病，它的发病率较高，能对多个器官和组织产生影响。
利用CRISPR技术，已经有研究者成功纠正了在胚胎期间造成的一种导致革兰氏氏症的基因突变。
相信未来，这种技术将有助于治疗基因变异所导致的多种遗传疾病。
2.农业和食品科学CRISPR技术也将有着深远的影响，能够通过改变特定的基因表达，从而使植物更快的生长，更抗虫、耐旱等。
了解CRISPR基因编辑技术的原理与应用
了解CRISPR基因编辑技术的原理与应用随着科技的不断发展，CRISPR基因编辑技术越来越受到广泛关注。
本文将介绍CRISPR基因编辑技术的原理以及其在科学研究、医学治疗和农业改良等领域的应用。
一、CRISPR基因编辑技术的原理CRISPR（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）基因编辑技术是一种利用细菌天然免疫机制的技术。
它最早被发现于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌中，用于抵御病毒侵袭。
CRISPR系统主要包括CRISPR序列和Cas蛋白两部分。
CRISPR序列是由一系列重复序列和间隔序列组成，间隔序列中夹杂着自然界中的病毒DNA片段。
而Cas蛋白则是CRISPR系统中的重要组成部分，具有核酸以及外切酶活性。
CRISPR基因编辑技术的原理主要分为三个步骤：识别、切割和修复。
首先，CRISPR-Cas9复合物通过指导RNA (sgRNA)的引导，将Cas9蛋白精确地定位到目标DNA的特定序列上。
这一过程需要依靠CRISPR序列的间隔序列与靶向基因的DNA序列互补配对。
一旦配对成功，Cas9蛋白就能够通过酶活性切割目标DNA，引起DNA序列的断裂。
接下来，细胞会启动DNA修复机制来修复这些断裂。
有两种常见的DNA修复途径：非同源末端连接 (NHEJ) 和同源重组 (HDR)。
在非同源末端连接途径中，细胞会通过直接连接断裂的DNA末端来修复断裂位点，导致插入缺失或错义突变。
而在同源重组途径中，细胞通过利用同源染色体或DNA模板来修复断裂位点，实现精确的基因修饰。
二、CRISPR基因编辑技术的应用1. 科学研究：CRISPR基因编辑技术在科学研究中扮演着重要的角色。
科学家们可以利用该技术研究基因功能，探索疾病的发生机制等。
通过针对特定基因进行编辑，科学家能够了解基因在不同生物过程中的功能，进而为疾病的治疗提供指导。
2. 医学治疗：CRISPR基因编辑技术有望成为治疗多种基因相关疾病的突破。
基因编辑技术CRISPRCas的原理与应用
基因编辑技术CRISPRCas的原理与应用基因编辑技术CRISPR-Cas的原理与应用在该题目中，我们将探讨基因编辑技术CRISPR-Cas的原理和应用。
以下是对CRISPR-Cas的解释以及该技术在生物学和医学领域的广泛应用。
一、CRISPR-Cas的概述CRISPR（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）是一种存在于细菌和古菌中的宿主免疫系统。
CRISPR-Cas系统通过储存和利用外源DNA序列信息来识别和破坏入侵的病毒和噬菌体。
二、CRISPR-Cas的工作原理1. CRISPR-Cas9系统CRISPR-Cas9是其中最常用的一种CRISPR系统。
它基于Cas9酶与CRISPR RNA（crRNA）和转录单元的连接，使Cas9能够识别和切割目标DNA序列。
crRNA通过配对目标DNA上的特定序列，引导Cas9到目标位点。
Cas9酶通过其核酸酶活性切割DNA，引发细胞自然的DNA修复机制。
2. CRISPR-Cas12和CRISPR-Cas13系统除了Cas9，CRISPR-Cas系统中还有其他酶如Cas12和Cas13。
CRISPR-Cas12使用crRNA和转录单元来导向Cas12酶切割DNA，而CRISPR-Cas13则使用crRNA来导向Cas13酶切割RNA。
三、CRISPR-Cas的应用领域1. 基因组编辑CRISPR-Cas系统可以被用来编辑生物体的基因组。
通过设计合适的引导RNA序列，可以将Cas酶定点引导到目标基因组位点，并进行切割或修改特定的DNA序列。
这为基因功能研究和疾病相关基因的研究提供了高效率和精准性的工具。
2. 基因治疗CRISPR-Cas系统在基因治疗中具有巨大潜力。
通过将CRISPR-Cas 工具引导到有缺陷的基因区域，可以修复或替换不正常的基因序列。
这为一些遗传性疾病的治疗提供了新的可能性。
CRISPRCas系统与基因编辑应用
CRISPRCas系统与基因编辑应用CRISPR-Cas系统与基因编辑应用随着科学技术的不断进步与发展，人类对基因编辑的研究越来越深入。
CRISPR-Cas系统作为一种新兴的基因编辑工具，引起了广泛的关注。
本文将介绍CRISPR-Cas系统的基本原理和应用，以及对基因编辑领域的影响。
一、CRISPR-Cas系统的基本原理CRISPR-Cas是一种原本存在于细菌及古细菌中的天然免疫系统，用于抵抗病毒入侵。
CRISPR-Cas系统主要包括CRISPR序列和Cas蛋白复合物。
CRISPR序列是由一系列的短重复序列与间隔序列组成，这些序列来自过去细菌成功抵抗病毒入侵的经验积累。
而Cas蛋白则起到了“剪刀”的作用，通过与CRISPR序列结合，识别并剪切外源基因组，从而保护宿主细胞免受病毒感染。
二、CRISPR-Cas系统的应用1. 基因编辑CRISPR-Cas系统具有高度的特异性和准确性，因此被广泛应用于基因编辑领域。
通过设计合适的引导RNA，CRISPR-Cas系统可以精确地定位和编辑基因序列，使得基因组的编辑变得更加简单和高效。
这对于疾病的治疗和基因工程的发展有着重大的意义。
2. 潜在的疾病治疗利用CRISPR-Cas系统进行基因编辑，可以纠正某些基因突变，以治疗一些遗传性疾病。
例如，通过针对特定基因的编辑，科学家们已经成功地治疗了一些罕见遗传病例，如囊性纤维化等。
CRISPR-Cas系统为疾病治疗带来了新的希望。
3. 农作物改良CRISPR-Cas系统不仅可以用于人类基因编辑，也可以应用于植物基因编辑，以改造农作物的性状，提高农作物的产量和抗病能力。
通过CRISPR-Cas系统，科学家可以精确地改变植物基因组，使其适应不同的环境和需求，从而在农业领域实现更加可持续和高效的发展。
三、CRISPR-Cas系统对基因编辑领域的影响CRISPR-Cas系统的出现，极大地推动了基因编辑领域的发展。
相比于以往的基因编辑技术，CRISPR-Cas系统具有更高的效率和更低的成本，使得基因编辑变得更加可行和广泛应用。
基因编辑技术的原理与应用
基因编辑技术的原理与应用基因编辑技术是一种通过改变生物体的基因组来进行基因修饰的方法。
它基于对基因组中特定基因进行精准修饰的原理，能够改变生物体的遗传特征，具有重要的科学研究和应用潜力。
基因编辑技术的原理主要涉及到三个关键组成部分：CRISPR （簇规律间隔短回文重复序列）、Cas蛋白和导向RNA。
CRISPR是一种出现在细菌和古菌的基因组中的一种特殊序列，具有重复和间隔的结构。
Cas蛋白则是一种与CRISPR序列相互关联且具有特定功能的蛋白质。
导向RNA是CRISPR-Cas系统中的一种RNA分子，能够识别和结合特定的靶基因序列。
当导向RNA与Cas蛋白相结合时，导向RNA能够引导Cas蛋白精确地靶向到与导向RNA相互匹配的靶基因序列，从而引发基因组的修饰。
基因编辑技术的应用非常广泛。
首先，基因编辑技术可以用于基础科学研究。
通过对不同生物体进行基因编辑，科学家可以研究不同基因在生物体发育和功能方面的作用，从而揭示生物体的遗传机制。
其次，基因编辑技术对于疾病治疗具有重要意义。
通过基因编辑，科学家可以修复患者体内存在的基因突变，从而治疗遗传性疾病。
例如，可以利用基因编辑技术修复患者体内存在的单核苷酸突变，从而消除遗传病的风险。
此外，基因编辑技术还可以用于改善农作物的品质和产量。
通过对农作物基因组进行编辑，可以增加农作物的抗病能力、耐旱能力和产量，从而提高农作物的生产效益。
然而，基因编辑技术也存在一些潜在风险和伦理问题。
首先，基因编辑技术可能会对生态环境产生不良影响。
由于基因编辑技术通常涉及到改变生物体的基因组，可能导致潜在的生态破坏。
其次，基因编辑技术涉及到对人类胚胎进行基因编辑的问题，引发了伦理争议。
在一些国家和地区，对人类胚胎进行基因编辑被视为违反伦理准则的行为。
因此，在应用基因编辑技术时，需要权衡技术潜能和伦理道德等诸多因素，确保技术的安全和合理性。
总之，基因编辑技术是一种具有重要科学研究和应用潜力的技术。
CRISPR基因编辑技术的原理与应用
CRISPR基因编辑技术的原理与应用随着科技的不断进步，人类对基因组学的研究也越发深入。
而CRISPR基因编辑技术，作为一种全新的基因编辑工具，引起了科学界和公众的广泛关注。
它被广泛认为是基因编辑领域里的突破性技术，被预测会对农业、医学、能源和环境等领域产生深远的影响。
本文将介绍CRISPR基因编辑技术的原理和应用。
一、CRISPR基因编辑技术的原理CRISPR/Cas（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/CRISPR associated protein）系统是大肠杆菌或其他细菌中的一种天然免疫系统。
它能从吞噬入侵细菌的病毒中提取特定的DNA序列，并把这些序列保存在它的基因组里。
当细菌再次遭受同类的病毒入侵时，CRISPR/Cas系统就会识别并精确切割病毒的DNA，以此来抵御病毒感染。
CRISPR基因编辑技术则是基于这个天然免疫系统发展而来的一种人工基因编辑技术。
它利用了Cas9蛋白这个病毒识别和切割DNA的“剪刀”，并通过改变CRISPR/Cas系统中保存的目标DNA 序列，让Cas9精确切割目标DNA序列。
在具体的操作过程中，可以通过合成一种人造的RNA序列，让这种RNA序列与Cas9蛋白相结合，并导向它精确切割指定的DNA序列。
由此，CRISPR基因编辑技术就实现了对生命体的基因组进行高效和精确的编辑。
二、CRISPR基因编辑技术的应用CRISPR基因编辑技术的应用极其广泛，包括在农业、医学和科学研究等领域。
下面将介绍一些CRISPR基因编辑技术的应用案例。
1. 农业CRISPR基因编辑技术在农业领域的应用主要包括两个方面：改良农作物和改进畜牧业。
（1）改良农作物：CRISPR基因编辑技术可以被用来改进农作物的产量、抵御病虫害和适应气候变化。
例如，科学家们已经利用CRISPR基因编辑技术改造了一些作物，使其能够在盐度高的土壤中生长，以此适应干旱和盐浸带环境。
CRISPR基因编辑技术及其在作物育种中的应用
CRISPR基因编辑技术及其在作物育种中的应用随着现代科学技术的不断发展，越来越多的领域加入了基因编辑技术。
近年来，CRISPR-Cas9基因编辑技术的崛起让基因编辑变得更加精准、高效。
作为一种非常有前途的技术，CRISPR技术也被广泛应用于农业领域的作物育种中。
本文将重点介绍CRISPR技术的基本原理及其在作物育种中的应用。
CRISPR基因编辑技术的基本原理CRISPR技术是一种基于细菌体内天然的防御机制CRISPR-Cas系统的技术。
CRISPR是细菌和古菌中具有一定长度的DNA序列，这些区域与细菌或古菌感染后留下的病毒或噬菌体有关。
CRISPR-Cas系统通过消化入侵者的DNA来保护细胞免受其攻击，这种消化是通过Cas9酶实现的。
CRISPR技术通过将CRISPR序列与一种适当的Cas9酶组合，进而模仿这个自然的防御机制，从而实现对DNA序列进行编辑。
CRISPR技术的基本原理是利用Cas9酶结合一段特异性RNA序列，对靶位点进行剪切和修复。
CRISPR-Cas9系统中，sgRNA与Cas9蛋白复合生成一个复合物。
sgRNA对应于Cas9酶的引导序列，可导向Cas9酶剪切指定DNA序列。
严格的配合关系确保了指定的位点被剪切的精准性。
CRISPR基因编辑技术在作物育种中的应用CRISPR技术在育种中的应用主要有三个方向：改善品质、提高产量和抗病性。
改善品质通过CRISPR技术对作物品质相关基因进行精准编辑，可以实现作物品质的改善。
例如，科学家使用CRISPR技术对水稻中的一个质量相关基因进行了编辑，成功地提高了米的营养价值。
此外，利用CRISPR技术也可以改变作物的口感、香味等特征，以满足不同消费者的需求。
提高产量CRISPR技术可以帮助作物获得更高的产量。
例如，在马铃薯上使用CRISPR技术可以改变它的根系结构，从而促进营养物质的吸收和植物的生长。
此外，还可以利用CRISPR技术改变诸如花粉、果实等部分的生长方式，以提高作物的产量。
基因编辑技术CRISPRCas的原理与应用
基因编辑技术CRISPRCas的原理与应用基因编辑技术CRISPR-Cas的原理与应用基因编辑技术是一项革命性的科学技术，被广泛应用于生物学、医学及农业领域。
而CRISPR-Cas系统作为当前最被关注的基因编辑技术之一，引发了广泛讨论和研究。
本文将介绍CRISPR-Cas系统的原理，并探讨其在基因编辑和其他领域的应用。
一、CRISPR-Cas系统的原理CRISPR-Cas系统是一种原本存在于细菌和古细菌中的天然免疫系统。
它能检测到外源DNA，并将其与细菌基因组中的CRISPR序列进行匹配，进而实现基因序列的特异性识别和剪切。
CRISPR代表“簇规律间隔短回文重复”，主要由一系列短回文重复序列和间隔序列组成。
而Cas蛋白则是CRISPR-Cas系统的核心组成部分，它起到对外源DNA进行识别和切割的作用。
具体而言，CRISPR-Cas系统分为两个主要阶段：适应性和干预性。
适应性阶段：在细菌感染外源DNA时，一种特殊的酶将外源DNA片段插入到细菌基因组中的CRISPR序列中，形成“spacer”。
这一过程类似于免疫的“记忆”，使细菌“学会”了识别并攻击同种类的病毒或外源DNA。
干预性阶段：当同一种病毒再次感染细菌时，CRISPR序列中的spacer将被转录成RNA，并与Cas蛋白形成复合物。
这个复合物能够识别并结合目标DNA，在Cas蛋白的介导下，外源DNA将被剪切并失去功能。
二、CRISPR-Cas系统的应用1. 基因编辑CRISPR-Cas系统在基因编辑领域有着广泛的应用。
通过改变spacer 的序列，科学家可以设计指定的RNA引导序列，使CRISPR-Cas系统能够准确识别和切割特定的基因。
这样，人们可以实现对基因的精确编辑和修复。
基因编辑技术通过CRISPR-Cas系统的应用，带来了无数的可能性，包括遗传病的治疗、农作物的改良以及生物燃料的生产等。
2. 遗传学研究CRISPR-Cas系统也被广泛用于研究基因的功能与调控机制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
前景
1. 目前 CRISPR-Cas9 系统中仍有一系列有待解决与发展的问题，例如如何 突破 PAM 序列的限制、如何建立对 Cas9 特异性(脱靶效应)的全面评价体系、 如何构建不同物种中可通用的 Cas9 与 sgRNA 导入与表达系统以及如何更有 效的激活同源重组修复等。但是基于CRISPR-Cas9 系统的迅猛发展速度，我 们可以预见，随着相关基础科学研究的深入，CＲISPＲ-Cas9系统将在基因组 水平上的基因改造、转录调控与表观遗传调控等不同层次上得到更广阔的发 展与应用。
疾病治疗方向应用
以CRISPR/Cas9为基础的基因编辑技术在一系列基因治疗的应用领 域都展现出极大的应用前景，如血液病、肿瘤和其他遗传疾病。 CRISPR/Cas9在多种类型的细胞和组织中都具有高效精确的基因编 辑能力，在CAR-T、造血干细胞等体外治疗手段中是一个非常理想 的操作平台，在体内也可适用。
yes
yes
yes
DNA序列
（基因组
水平） 复杂
yes yes
yes
yes
yes
优点
操作简单，靶向精确性更高，成本低 可对靶基因单个位点或多个位点同时敲除 可同时对多个靶基因进行敲除
是由RNA调控的对DNA的修饰，其基因修饰可遗传
可应用于任何物种 拥有CRISPR/Cas9腺病毒/慢病毒系统，对分裂期和 非分裂期细胞均有感染作用。
进展
4 在拟南芥研究方面，利用C ＲISPＲ/Cas 系统对分裂组织有 针对性地定点诱变产生遗传突变， 结果表明，在拟南芥中使用 CＲ ISPＲ/Cas系统为 RNA 引导的核 酸内切酶(RGEN)定点突变分裂组 织提供了一种有效的遗传基因工 程的方法。
进展
5 CRISPR/Cas 的 打 靶 效 率 比 较 高，最 高 可 达 80% ，且靶位点设计灵活、方便，载 体构建简单;CRISPR/Cas 技术已经做到了降低脱 靶的几率，降低细胞毒性，但这并不是代表不会 产生; 此外较于 ZFN与 TALEN，CRISPR/Cas 的 设计更为简单、廉价，一般普通的试验也可自行 操作; 现在的技术已经做到，可使CRISPR/Cas 同时打靶多个基因，且每多一个靶位点只需多一 个 gRNA 质粒。
模式
动物 关的基因来用小鼠或其他模型动物建立
相应的疾病模型。研究者可以应用这些
疾病模型研究疾病的发病机制,再现疾病
发生过程;也可用于筛选有效治疗药物,
或通过研究特异的表面分子、信号通路
等开发新的靶向治疗药物等。
传统方式
用特定的手段将目的DNA片段插入到小鼠胚胎干细 胞中,筛选出成功修饰的胚胎干细胞,应用显微操 作技术将其移入到早期胚胎(即囊庇)中,将改造后 的脏胎移植到假孕母鼠中,再自生出的小鼠筛选疾 病模型。
应用
基因打靶技术在基因功能研究中的应用、研制人类疾病动物 模型、改良动物品系和研制动物反应器等。
简介;TALENs是一种可靶向修饰特异DNA序 列的酶，它借助于TAL效应子一种由植物细
01
菌分泌的天然蛋白来识别特异性DNA碱基对。
优点：设计更简单，特异性更高。
02
缺点：具有一定细胞毒性，模块组装过程繁
CRISPR/Cas技术灵魂人物——Feng Zhang（张锋）
MIT麦戈文脑研究所（McGovernInstitute for Brain Research）助理教授 Feng Zhang获得瓦利基金青年研究家奖（Vallee Foundation Young Investigator Award）。Feng Zhang目前的研究方向是设计新的分子工具 来操控活体大脑，他同时也是布罗德研究所（Broad Institute）的核心成 员。
“现在，人们可以用这一技术在活细胞中有效启动任何基因。这个系统可 以让科学家们更简便地研究不同基因的功能。”
改造后的CRISPR技术，可以快速对整个基因组进行功能筛选，帮助人们 鉴定涉及特定疾病的基因。张锋等人在这项研究中就鉴定了让黑色素瘤细 胞抵抗癌症药物的几个基因。
基因敲除的四种方法
1
锌指核酸酶(ZFN)
associated (Cas) systems
（常间回文重复序列丛集关联蛋白系统）
CRISPR表示成簇的规律间隔的短回文重复序列， 02 而Cas是一种和CRISPR系统相关联的蛋白质、
基因家族，其可以以序列依赖性的方式对DNA进 行切割和靶向作用。
What
细菌和古细菌一种不断进化适应 的免疫防御机制
琐，一般需要求助于外包公司
03
应用：基于TALE的基因组编辑技术已经被广泛作用于基 因敲除、敲入、转录激活等。
类转录活化 因子核酸酶
(TALEN)
04
其他技术的不足
利用CRISPR/Cas技术构建基因敲出小鼠的效率非常高，可以 非常高效率地在四个位点上对两个基因进行敲出，效率达到了 80%左右。如果利用TALENT技术，单基因敲出的效率只有 30%。传统的基因敲除方法需要通过打靶载体构建、ES细胞筛 选、嵌合体小鼠选育等一系列步骤，不仅流程繁琐、技术要求 很高，而且费用大、耗时较长，成功率受到多方面因素的限制。
方法
靶标
质粒 基因 构建 下调
基因敲 除
基因定点突 变或多点突 变
基因组改变
遗传密码 子改变
遗传性
RNAi(siRNA,shRNA)
mRNA（转 录水平）
简单
yes
siRNA：瞬转 ；
NO
NO
NO
shRNA:可借助 慢病毒实现遗
传性
CRISPR TALEN
DNA序列
（基因组
水平） 简单
yes yes
利用CRISPRCas进行基因组工程，图中不同颜色的剪刀 代表着不同的Cas9酶
应用
用CRISPR/Cas技术绕过了胚胎干细胞操作过程,可快速而有效地建立 携带多个基因突变的小鼠。因其不依赖在胚胎干细胞上操作,可用于多生物 细胞的基因操作。模型生物的建立也不再局限于小鼠及少数大鼠中,任何可 进行胚胎操作的物种都能成为基因组工程的目标。
力因子测试和MLST 基因型明显相关。
进展
2 在斑马鱼研究方面，通过注射两个 简单的体外合成的组件(即使用一个密 码子优化的Cas9 和单链向导 sgＲNA) 到单细胞期胚胎中，使目标基因突变。 这种灵活的基因失活的方法为斑马鱼 基因功能和基因相互作用提供了一个 有效的方式。
进展
3 干细胞中的定点突变，包括引进或疾病患者特异性突变模 型的修正。然而，在人类胚胎干细胞中将一个报告基因整合成 一种内源性基因还需要漫长艰苦的两步:首先要正确识别目标然 后要排除耐药性。研究发现，tracrＲNA 和crＲNA 分开单独表 达，还能够提高切割的效率。这个发现让大家意识到:可以通过 进一步修改 sgＲNA 的设计方案，让它与双 ＲNA 复合体的结 构更加相近，就能够进一步提高 Cas9 系统的基因组编辑效率。
更容易得到纯合子突变体
缺点
传统的转基因和基因打靶技术，由于技术稳定成 熟，可以对小鼠和大鼠的基因组序列进行各种修 饰，仍将是模式动物的构建的主要技术。该系统 是否有脱靶效应尚需进一步的研究
缺点
CRISPR-Cas技术尤其是CRISPR-Cas9作为基因 编辑的核心技术，它仍然是一项非常新颖的技术， 除了存在“脱靶”的主要问题外，还有许多的技 术难点尚未突破，尤其是临床应用的有效性和安 全性依然是科学家关注和争论的焦点。
04
不是会引起免疫系统的进攻。 2、直接体内注入基因的效率低。 3、在细胞内精确度难以预估。
ES 细胞 打靶
定义
基因打靶是指通过DNA定点同源重组，改变基因组中的某一特定
基因，从而在生物活体内研究此基因的功能。
原理
获得ES细胞系，用同源重组技术获得带有预先设计突变的中靶 ES细胞。通过显微注射或者胚胎融合将经过遗传修饰的ES细胞 引入受体胚胎内。ES细胞仍然保持分化的全能性，可发育为嵌 合体动物的生殖细胞，使修饰过的遗传信息经生殖系遗传。获 得的突变动物提供了一个特殊的研究体系，使他们可以在生物 活体中研究特定基因的功能。
进展
细菌，哺 乳动物
干细胞的 定点突变
多基因 打靶
01
02
03
04
ห้องสมุดไป่ตู้
05
06
斑马鱼
拟南芥
靶序列 互补
进展
1 随着 CＲISPＲ/Cas 技术的快速发展,它已经被广泛应用于细菌、人 类胚胎干细胞、哺乳动物细胞、酿酒酵母、线虫、果蝇和农作物等的 基因研究，并具有操作简单、快速、靶向精确性高、可实现对靶基因 多个位点同时敲除等特点。在细菌研究方面，确定了副溶血性弧菌的 6 个不同的 CＲISPＲ序列类型，同时 CＲISPＲ 序列类型被认为与毒
Spaced Repeats，SRSR）。2002年SRSR被重命名为CRISPR。
发现
2013年2月发表在《Science》杂志上的两篇文章发现CRISPR/Cas9系统 能在293T,K562等多种细胞中进行有效的靶向酶切,非同源末端连接同 源重组效率约在在3-25%之间,与被《Science》杂志评为2012年十大科 学突破之一的TALEN技术的酶切效果相当。可用于编辑人类基因组。
应用
Rudolf Jaenisch教授实验室采用CRISPR/Cas技术绕过了胚胎干细胞 操作过程，可快速而有效地建立携带多个基因突变的小鼠。这是 CRISPR/Cas技术首次被用于多细胞生物的基因操作。
应用
疾病模式 动物
基因编辑 功能应用
疾病治疗 方向应用
。
疾病模式动物
疾病
科学家们一直改变与特定疾病相
前景
2. 自 Cas9 被发现以来，研究人员一直把它作为一把有潜力的钥匙来开 启遗传疾病的新疗法，并且利用ＲNA 导向的 Cas9 核酸酶在哺乳动物细胞 和斑马鱼胚胎中进行基因组编辑。研究发现，Cas9/gＲNA 有效诱导了生成 的体细胞中 etsrp 或 gata5 的双等位基因转换。研究者通过 Cas9/gＲNA 系统的诱导在斑马鱼胚胎中获得了位点特异性的 mloxP 序列插入。因此， Cas9 核酸酶的功能远远大于目前所了解到的，加大对 Cas9 核酸酶的特异 性研究并深入了解，有助于生命科学的研究。