CRISPR/Cas9基因编辑技术来源于对细菌和古细菌的CRISPR-Cas适应性免疫系统的研究[1]。1993年首次发现CRISPR，经过超过九个国家20多年的努力，最终可用于基因编辑[2]。S. pyogenes的CRISPR-Cas9系统由cas基因操纵子执行，其抗病毒防御的自然途径包括Cas9与antirepeat-repeat RNA (tracrRNA:crRNA)结合、ribonuclease III处理、进一步修剪、 R-loop形成、以及Cas9的HNH和RuvC-like结构域切开目标DNA[3]。crRNA与互补的DNA结合，然后mature tracrRNA与crRNA结合，进而Cas9通过recognition (REC) lobe识别tracrRNA:crRNA:DNA、通过PAM-interacting (PI) domain识别靶DNA上的protospacer-adjacent motif (PAM) [3-4]。tracrRNA:crRNA可通过基因工程的方法改造成single guide RNA (sgRNA)，既有识别靶DNA的能力，又可以和Cas9结合[4]。CRISPR/Cas9在细胞基因组中造成双链断裂之后，可进行homology-directed repair (HDR) 或者error-prone nonhomologous end joining (NHEJ)的修复（图4），利用这种修复机制，可对特定的基因进行敲出、敲入、翻转和定点突变 [5]。CRISPR-Cas9基因编辑技术可用于研究基因功能、疾病模型和基因治疗，以及全基因组功能筛选等 [4]。

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参考文献