华亮 朱冰

DNA 双螺旋结构的提出，开启了现代分子生物学的时代。从此，人类对疾病尤其是遗传性疾病的认识进入了DNA 分子层面。随着基因测序技术的不断发展，越来越多的疾病的分子机理被发现。2015年美国总统奥巴马提出“精准医疗”的概念，通过修改或编辑基因序列的方式进行个体化疾病治疗越来越成为研究和关注的热点。

1 基因编辑的原理

基因编辑技术的基本原理大致相同：通过人工核酸内切酶，精确靶向特异性切割DNA 双链诱导形成位点特异性的DNA 双链断裂（doublestrand break，DSB），DSB 产生后，激活细胞启动两种主要的天然修复机制：非同源末端连接（NHEJ）和同源重组修复（HRR）。通常，细胞主要通过NHEJ 方式进行修复，NHEJ 在断裂DNA 修复重连的过程中，能够在DSB 位点产生碱基随机插入或缺失（indel），常造成移码突变使基因失活，从而实现目的基因的敲除。若一个外源性供体基因序列存在，NHEJ 机制会将其连入双链断裂DSB 位点，从而实现定点的外源基因敲入。当一个带有同源臂的重组供体存在时，细胞还会采取HDR 的方式对DSB 进行修复，供体中的外源目的基因会通过同源重组过程完整的整合到靶位点，从而实现特定位点的精确插入、缺失或者碱基置换，而不会出现随机的碱基插入或丢失。

2 基因编辑的简要发展历程

1986年，Smithies 等［1］提出同源重组能够被应用于人类疾病的治疗，标志着基因组编辑时代的开启。同年，Kirk R 等［2］用核内注射的方法对哺乳动物细胞内染色体上由突变造成的基因缺陷进行修复时首次提出基因编辑的概念。……