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基因魔剪：CRISPR/Cas系統(tǒng)
要揭示生命的運作原理，常需要對基因進行編輯。在過去，這一步異常艱難。但隨著CRISPR/Cas技術(shù)的出現(xiàn)，科學(xué)家已能在極短時間內(nèi)就更改生命密碼。
CRISPR/Cas9系統(tǒng)由Cas9蛋白和人工設(shè)計的gRNA構(gòu)成。在gRNA引導(dǎo)下，Cas9與靶序列結(jié)合并將DNA雙鏈切斷（通過設(shè)計gRNA中20個堿基的識別序列，可人為選擇DNA上的任一目標(biāo)位點進行切割）。隨后細(xì)胞通過自身的DNA損傷修復(fù)機制，將斷裂上下游兩端的序列連接起來，但通常會在斷裂處造成少量核苷酸的插入或缺失。當(dāng)DNA雙鏈斷裂后，如果細(xì)胞中有DNA修復(fù)模板（由需要插入的目的基因和靶序列上下游的同源序列組成），斷裂部分可依據(jù)修復(fù)模板進行精確修復(fù)，從而將目的基因插入到指定位點。
通過在Cas9基因中引入突變，獲得了只有切割一條鏈活性的nCas9。將nCas9與胞嘧啶脫氨酶或腺嘌呤脫氨酶融合，科學(xué)家開發(fā)出了單堿基編輯技術(shù)（圖2），能夠?qū)Π形稽c進行精準(zhǔn)的堿基編輯，最終可以分別實現(xiàn)C→T （G→A）或A→G （T→C）的堿基替換。

對CRISPR/Cas系統(tǒng)的不斷改造，使其在基因編輯外，還可用于激活或抑制基因的轉(zhuǎn)錄等。雖然目前CRISPR/Cas技術(shù)還存在一些不足，如脫靶問題等，但作為一種革命性的技術(shù)，其應(yīng)用前景廣闊。
（1）利用CRISPR/Cas9技術(shù)進行基因編輯，需構(gòu)建含gRNA基因和Cas基因的

重組DNA分子（重組質(zhì)粒，基因表達(dá)載體）

重組DNA分子（重組質(zhì)粒，基因表達(dá)載體）

，并導(dǎo)入受體細(xì)胞。Cas9蛋白與

限制（性核酸內(nèi)切）

限制（性核酸內(nèi)切）

酶的功能相似。
（2）有些遺傳病是由于基因中一個堿基對的改變引起的，如果要修正此基因突變，圖示的三種途徑中，哪種更為合適？

③

③

（選填①、②、③）。
（3）如果要利用CRISPR/Cas9技術(shù)將一個基因從基因組序列中刪除，設(shè)計gRNA的思路是

設(shè)計兩個gRNA，使之分別與靶基因的上下游序列互補，并在相應(yīng)的酶（Cas9或限制酶）的作用下，將目的基因切除

設(shè)計兩個gRNA，使之分別與靶基因的上下游序列互補，并在相應(yīng)的酶（Cas9或限制酶）的作用下，將目的基因切除

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（4）實驗發(fā)現(xiàn)，CRISRP/Cas9基因編輯技術(shù)有時存在編輯對象出錯而造成“脫靶”，gRNA的序列越短脫靶率越高。試分析脫靶最可能的原因：

非基因編輯對象也可能含有與gRNA配對的堿基序列，造成gRNA選錯對象與之錯誤結(jié)合而脫靶（其他DNA序列也含有與引導(dǎo)RNA互補配對的序列，造成引導(dǎo)RNA錯誤結(jié)合而脫靶）

非基因編輯對象也可能含有與gRNA配對的堿基序列，造成gRNA選錯對象與之錯誤結(jié)合而脫靶（其他DNA序列也含有與引導(dǎo)RNA互補配對的序列，造成引導(dǎo)RNA錯誤結(jié)合而脫靶）

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