crispr基因編輯技術的基本原理

基本原理

CRISPR簇是一個廣泛存在于細菌和古生菌基因組中的特殊DNA重復序列家族，其序列由一個前導區(Leader)、多個短而高度保守的重復序列區(Repeat)和多個間隔區(Spacer)組成。

前導區一般位于CRISPR簇上游，是富含AT長度為300～500bp的區域，被認為可能是CRISPR簇的啟動子序列。重復序列區長度為21～48bp，含有回文序列，可形成發卡結構。

重復序列之間被長度為26～72bp的間隔區隔開。Spacer區域由俘獲的外源DNA組成，類似免疫記憶，當含有同樣序列的外源DNA入侵時，可被細菌機體識別，并進行剪切使之表達沉默，達到保護自身安全的目的。

工作原理

當細菌抵御噬菌體等外源DNA入侵時，在前導區的調控下，CRISPR被轉錄為長得RNA前體(Pre RISPR RNA，pre-crRNA)，然后加工成一系列短的含有保守重復序列和間隔區的成熟crRNA，最終識別并結合到與其互補的外源DNA序列上發揮剪切作用。

目前發現的CRISPR/Cas系統有三種不同類型即I型、II型和III型，它們存在于大約40%已測序的真細菌和90%已測序的古細菌中。其中II型的組成較為簡單，以Cas9蛋白以及向導RNA(gRNA)為核心組成，也是目前研究中最深入的類型。