在不到五年的时间里，称为Crispr的基因编辑技术彻底改变了现代生物学。 自2012年首次记录了发现，去除和替换遗传材料的能力以来，科学家已发表了5,000多篇有关Crispr的著作。 生物医学领域的研究人员掌握了它，以便更好地模拟各种疾病。 并且无数公司已经开始基于这种技术对新药，疗法，食品，化学药品和材料进行商业性的努力。
通常，当我们提到Crispr时，我们指的是Crispr / Cas9-一种核糖蛋白复合物，由短链RNA和切割DNA的酶组成。 他为生物学和医学所做的工作就像Model T为生产和运输所做的那样-在此过程中，使革命性技术的获取民主化并违反了现状（我们谈论的是亨利·福特（Henry Ford）的汽车，也被称为“锡·里兹（Tin Lizzy）–在世界范围内，从1908年到1927年以百万系列生产的汽车。它成为福特如何“带动美国”的象征，使乘用车对于中产阶级的美国人来说相对便宜-大约MK。
Crispr已被用于改善癌症患者的状况，明年可能会被接受用于治疗遗传性疾病（例如镰状细胞性贫血和β地中海贫血）的临床试验。
但是，像T型车一样，Crispr Classic有点笨拙，不可靠且有点危险。 它不能简单地与基因组中的任何位置结合。 有时它会在错误的位置进行更正。 而且他没有开关。 如果Model T容易过热，则Crispr Classic容易暴饮暴食。
即使有这些限制，Crispr Classic在2018年及以后仍将是科学的主力军。 但是今年，新的，更明亮的基因编辑工具开始在生产线上发布，有望超越他们的第一代兄弟。 因此，如果您刚刚开始考虑Crispr-系好安全带，因为基因编辑2.0已经在这里。
Crispr的目标切割动作是其定义功能。 但是，当Cas9在人体内切割两条DNA链时，就会引入危险因素-当基因组的这种突然伤害得以恢复时，细胞可能会开始犯错。 这就是为什么科学家正在研究以更安全的方式获得相同结果的原因。
一种方法是产生Cas9酶的突变-使其仍可以与DNA结合，但剪刀不能工作。 然后，可以将激活基因表达的其他蛋白质与此Cas9结合，使它们可以打开和关闭基因（有时使用光或化学信号）而无需改变DNA序列。 这种“表观遗传编辑”可用于解决由多种遗传因素引起的情况-与最适用于Crispr Classic的简单单一违规行为相反（本月初，Salk研究所的研究人员使用一种这样的系统来治疗小鼠的多种疾病，包括糖尿病，急性肾衰竭和肌肉营养不良）。
哈佛大学和布罗德斯基研究所的其他科学家正在研究更大胆的Crispr设置：一次编辑单个碱基对。 为此，他们必须开发一种全新的酶-不是从天然酶中提取的-可以将配对的AT核苷酸化合物化学转化为GC。 这是一个很小的变化，可能会带来巨大的后果。 哈佛化学家戴维·刘（David Liu）从事这项工作，他估计，通过这种单一转化，就可以纠正人类32,000个已知病原点突变中的大约一半。
“我不希望公众提出一个错误的想法，那就是我们可以用任何人或任何动物，甚至是杯子中的任何细胞将DNA的任何部分替换为DNA的任何其他部分，” “但是即使找到我们现在的位置也要承担重大责任。 最大的问题是，随着时间的推移，这种方法将变得更加有效？ 我们能多快地将这些技术进步转化为社会利益？”
Crispr在细菌中已发展为一种原始防御机制。 他的任务是找到敌人的病毒DNA，并将其切割直至残留。 它是不带制动器的加速器，这可能使其非常危险，特别是对于临床应用而言。 Crispr在细胞中保留的时间越长，他发现与目标基因相似的东西并进行切割的机会就越高。
为了最大程度地减少这些“不合适的”影响，科学家们开发了许多新工具来严格控制Crispr活性。
迄今为止，研究人员已经鉴定出21种独特的天然Crispr蛋白家族，这些家族使遗传编辑器失效。 但是他们知道只有其中一些是如何工作的：一些直接与Cas9结合，不允许它与DNA结合。 其他包括取代Cas9的基因组空间的酶。 加州大学伯克利分校，加州大学旧金山分校，哈佛大学，布罗德分校和多伦多大学的研究人员目前正在努力研究如何将这些自然的“开关”变成可以编程的开关。
除医学应用外，这对于基因驱动器的进一步开发至关重要-基因编辑技术可以在人群中快速传播所需的修饰。
以一种或另一种方式推动进化的能力将成为解决许多问题（从疾病到气候变化）的有力工具。 它被认为是消灭疟疾蚊子和消灭其他有害物种的工具。 但是释放后，它可能会失控，并可能导致严重后果。 仅今年一年，Darpa就投资了6,500万美元以寻找更安全的基因驱动器，包括 “破坏者”反脆。
尽管取得了许多年的成功，但科学家们对DNA的错误如何导致人的疾病仍知之甚少。 他们知道哪些基因参与了细胞“行动指南”，但是很难理解这些命令在哪里传递以及在过程中如何翻译（包括错误地翻译）。 这就是为什么由张Cri研究员领导的哈佛和布罗德研究所的研究小组正在研究靶向RNA而不是DNA的新型Cas酶的原因。
因为它们是细胞机制用来产生蛋白质的指令，所以它们携带了有关特定疾病遗传基础的更多信息。 而且由于RNA来来去去，对其进行更改将对治疗短期问题（例如急性炎症或伤口）很有用。 他们称之为“修复”的系统（代表“可编辑的A到I替换的RNA编辑”-“可被I替换的A的可编程的RNA编辑”），到目前为止仅可用于转换一个核苷酸。 下一步是弄清楚如何创建其余11种可能的组合。
科学家们一直在寻找新的Cas酶。 Brodsky Institute的团队也在努力描述cpf1，这是一种Cas的版本，在切割DNA时留下粘性末端而不是去磷酸化末端。 2月，加州大学伯克利分校的一个团队发现了CasY和CasX，这是最紧凑的Crispr系统。 研究人员预计在未来的几个月和几年中还会有更多。
只有时间能证明Crispr-Cas9是其中的佼佼者，还是仅是第一个吸引一代科学家头脑的产品。 Megan Hochstrasser说：“我们不知道哪种方法在不同的应用中最有效。”她在Crispr合作实验室的Jennifer Dudna取得了博士学位，现在在基因组学创新研究所工作。 “所以目前，我认为每个人都必须同时押注所有这些工具。”
当前一代的基因编辑器要从实验室转移到真正的患者，蔬菜系和携带疾病的害虫，将需要花费很多年的时间。
如果基因编辑3.0不会使它们过时。