深入淺出CRISPR基因編輯技術

最近留意到有好多人對CRISPR基因編輯技術感有些少興趣，所以想特別開一個Post以較為生動有趣的方式同大家講解一下，並以精簡撮要的方式講述重點。

為咗更易入口，我亦準備咗幾幅連豬連狗圖輔助講解，加入比喻等方式令大家更加明白，而唔係用一大堆科學名稱疲勞轟炸大家。

喺講解CRISPR之前，我哋首先要了解一下細胞內的基本運作。

我哋日常生活經常所聽到的DNA，實情係位於細胞入面的細胞核裡頭。排除癌細胞或特殊變異之外，我哋每一個細胞內的DNA係一模一樣的。

DNA蘊藏著無數之多的數據同資訊，就好似圖書館內的書櫃一樣，擺放咗各式各樣的書本收錄咗各方面不同的知識。

當細胞需要製作蛋白質的時候，譬如以骨膠原為例，細胞便會依照DNA入面某一段含有骨膠原的資訊開始製作。

有趣的是，DNA收藏喺細胞核入面，而製作蛋白質的工具則位於細胞核外的地方。

因著DNA無法從細胞核逃走出來的緣故，細胞依靠一種名叫Transcription的機制，將DNA裡的訊息複製成為一條可橫跨細胞核內外的媒體，messenger RNA（mRNA）。

mRNA的主要功用就係將DNA裡頭的訊息帶出細胞核外，令到細胞核外的蛋白質製作工具可以獲得正確的指示落手開工。

情形就好似DNA係參考圖書館裡的圖書一樣，不得外借，只許影印帶走，而mRNA就係其中一頁的影印版本。

而當mRNA走出細胞核後，就會來到名為核糖體（Ribosome）的位置裡頭，透過一系列名為Translation的過程製作出骨膠原蛋白質；

打個比喻黎講，影印頁（mRNA)放到書枱（Ribosome)後，我哋可以透過閱讀（Translation)獲取得到知識（骨膠原）。

概括而言，這個三步曲（DNA-->mRNA-->Protein)就係細胞製作蛋白質的扼要流程，學術界對這個流程稱之為中心法則（Central Dogma）。

CRISPR基因編輯技術，全寫為[u]C[/u]lustered [u]R[/u]egularly [u]I[/u]nterspaced [u]s[/u]hort [u]p[/u]alindromic[u] r[/u]epeats，喺一種科學家從細菌對抗病毒的免疫機制中參照出來的產物。

再度以骨膠原（Protein)為例子，當我哋唔想細胞產生骨膠原的話，根據中心法則（DNA-->mRNA-->Protein)我哋有兩種手段可以達到目的，消滅帶有骨膠原訊息的mRNA，又或者消滅記載著骨膠原訊息的DNA。

而CRISPR基因編輯技術的運行方式，就係針對住後者的方法，消滅記載著骨膠原訊息的DNA。

扼要抽取重點黎講的話，我哋需要兩部份的組件先可以成功運行得到CRISPR技術，如五大訴求一樣，缺一不可 。

依兩部份的組件分別為sgRNA以及Cas9蛋白酶，正如圖上可以見得到，sgRNA就係含有骨膠原訊息的組件，其功用就係引領Cas9蛋白酶到達含有骨膠原訊息的DNA位置。

而當Cas9蛋白酶到達目的地後，佢就會對DNA進行一刀切割，斬開兩截。

依一個就係CRISPR的基本運作流程，就係咁簡單。（因為我簡化哂所有複雜的步驟）

當DNA被切割成兩截後，細胞當然唔會好似黑警721咁助手旁觀足足39分鐘先會黎到現場，而係會幫手積極修補受損的地方。

現今得知細胞有兩種方式修復受損的DNA，分別為NHEJ和HDR機制。

NHEJ喺一種沒法預測的隨機修復方式，憑著某幾種蛋白質的協助下，細胞會將被切開兩截的DNA合在一起，但最終的結果有時會喺多咗資訊在DNA裡頭，亦有機會係少咗啲正確的資訊。

在大多數的情況下，DNA的資訊將會與原來的版本有所不同，並有機會導致到細胞無法製作出正常的蛋白質。

HDR機制同NHEJ機制非常唔同，佢係一種精準及能夠預測得到的修復方式，但前提係要有另一道排組相似的DNA俾到佢作參考先能夠運作；

細胞會將外來另一組相似的DNA當作成為藍本，一字不漏咁抄落去受損的位置裡頭。

實際應用方面，如果我哋知道位於骨膠原DNA第2047位置的資訊出現了問題，譬如正常人喺嗰個位的字母係C，而病人嗰個位係A，我哋就可以設計一組sgRNA引領Cas9蛋白酶切割附近的位置，然後再將一組第2047位置為C的DNA（Donor)送入去細胞裡頭，細胞就會有機會運用得到HDR機制將病人的DNA第2047位置扮寫成為C，成功進行編輯。

總括來說，CRISPR技術就係藉助sgRNA及Cas9兩者的幫助在特定位置的DNA進行切割，然後再利用人體自身的修復機制（NHEJ/HDR)進行基因編輯。

就咁睇落好似好方便咁，但喺真實應用方面，科學家現時正面臨至少兩種極為困擾的問題。

1.sgRNA以及Cas9有一定的機會誤切不相關的DNA，有機率影響得到一啲對生命運行方面上極之為重要的DNA。

2.現今暫時尚未有方法可以導致HDR機制100%的運行，而且普遍細胞傾向選取NHEJ機制修復DNA，所以利用CRISPR技術並不能夠保證寫包單可以精準修改DNA。

本人為原作者，文章亦有上載至連登討論區。

深入淺出CRISPR基因編輯技術

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