医学中的 CRISPR

的DNA 编码所有 蛋白质 构成我们的 细胞. 某些 DNA 序列变体编码功能失常的蛋白质，或者被“破坏”，因此它们根本不编码蛋白质。 这些有可能导致 遗传病. 遗传病主要有两种类型：

• 单基因疾病（单基因 疾病) - 这些是由单个基因或区域中的 DNA 变异引起的罕见疾病。 研究人员使用患者数据来识别此类变异。 在实验室中重新创建这些变体并使用传统技术进行测试是很乏味的。
• 多基因疾病（多基因的 疾病) - 这些更常见的疾病是由 DNA 变异的组合引起的。 这些变体中的任何一种都不会单独引起疾病，但结合起来，它们可以。 环境和生活方式因素也可以在多基因疾病的发展中发挥重要作用。 由于病因复杂，多基因疾病比单基因疾病更难研究。

CRISPR 工具使研究这两种类型的遗传疾病变得更加容易。

DNA 变异会导致疾病，因为它们会改变细胞功能。 小号一些 DNA 变异会导致非常重要的细胞部分发生故障。 其他变体编码完全无功能的部分，或者以完全阻止蛋白质制造的方式“破坏”。 一些 DNA 变体位于 DNA 的非编码区，具有重要的功能，如控制 基因表达. 在如此强烈的影响下，这些变体本身就可能导致有缺陷的细胞。 当这种情况发生时，它会导致单基因疾病。

把细胞想象成一个运动队。 导致单基因疾病的 DNA 变异就像受伤的明星球员或板凳上的平庸球员。

其他 DNA 变异会导致影响不大的功能障碍。 这些可能编码功能降低的蛋白质。 它们还可能编码不太重要的蛋白质的非功能版本，或完全阻止非必需蛋白质的产生，或影响基因调控。 一个细胞可以单独补偿每个功能障碍，但小的个体功能障碍加在一起会导致有缺陷的细胞。 当这种情况发生时，它会导致多基因疾病。

再想想运动队。 导致多基因疾病的 DNA 变异就像整个团队都在打一场糟糕的比赛。 通常，如果一个人表现不佳，其他团队成员可以弥补，但如果每个人都表现不佳，团队就会失败。 在多基因疾病中，许多基因表现不佳导致疾病。

值得注意的是，疾病通常是 DNA 变异与生活方式、生活经历和/或环境相互作用的产物。 有时 DNA 变体编码的蛋白质仅在某些条件下才会发生故障。 其他时候，生活方式、经验或环境因素与 DNA 变异相结合会导致疾病。 例如，有些人的 DNA 变异可能使他们更容易患上哮喘。 但是，只有当患有这种变异的人生活在空气污染中度或高度污染的地区时，才会发生哮喘。 这样，环境对DNA变异是否会导致疾病产生很大影响。

此外，一些健康问题几乎完全是由于生活方式、生活经历和环境造成的。 例如，背部问题可能是由涉及举重的职业引起的。 可能有一些基因变异使人们或多或少容易出现背部问题，但与一生的繁重工作相比，这些变异通常影响不大。

CRISPR 基因组- 编辑工具促进单基因和多基因疾病研究。 这项工作的第一步是让研究人员确定可疑的 DNA 变异是否真的会导致疾病。 为此，他们将变体添加到健康细胞中，并将它们从患病细胞中移除。 如果变异引起疾病，健康细胞会生病，而患病细胞会好转。

对于单基因疾病，研究人员只需添加或减去一个 DNA 变体。 CRISPR 基因组编辑工具使这个过程更容易和更快。 使用这些工具，研究人员可以在许多条件下测试许多细胞中的变体。 他们可以快速了解这些疾病以及它们如何影响细胞功能。

CRISPR 工具对多基因疾病的影响更大。 对于多基因疾病，研究人员必须同时研究许多 DNA 变体。 这在 CRISPR 之前是行不通的 基因组编辑. CRISPR 工具使多基因疾病研究成为可能有两个原因：

1. 很容易将 CRISPR 基因组编辑工具定向到许多站点 - 研究人员只需使用许多 指导RNA 同时将 CRISPR 工具同时引导到许多 DNA 序列。 在 CRISPR 工具可用之前，研究人员必须制作全新的工具来编辑每个新站点。 对于多基因疾病的所有部位来说，这非常耗时且不切实际。
2. CRISPR 基因组编辑组件体积小且易于交付 - 旧的基因组编辑工具非常庞大，很难同时提供多个。 导游 核糖核酸 用于 CRISPR 基因组编辑的体积很小。 因此，研究人员可以一次提供多个，并在理论上编辑多基因疾病中的所有位点。

借助 CRISPR 工具，研究人员可以更多地了解 DNA 变异和疾病。 利用这些信息，他们将创造新的治疗方法。 有些人将依赖利用从基于 CRISPR 的研究中获得的知识来开发传统的小分子药物、基于抗体的治疗方法等。 有些人将使用基因组编辑直接将致病序列更改为健康版本。 

为了开发新的疾病治疗方法，研究人员需要在与人类患者志愿者进行临床试验之前测试其安全性和有效性的方法。 这就是疾病模型介入的地方。

疾病模型模拟人类疾病的重要特征。 这些模型可以采用多种形式，从培养皿中的细胞到整个动物。

CRISPR 工具通过两种主要方式帮助研究人员创建疾病模型：

1. 通过使研究人员能够验证候选致病 DNA 序列变体确实会导致疾病
2. 通过使细胞或动物具有类似疾病的特征

例如，假设您是一名研究糖尿病的研究人员。 您可以通过分析糖尿病患者的 DNA 来识别潜在的导致糖尿病的 DNA 序列变异。 为了验证这些变异是否会导致疾病，您可以使用 CRISPR 工具将它们插入培养皿中生长的胰腺细胞中。 然后，您可以测试这些细胞是否具有与糖尿病相关的特征。 例如，您可以测试细胞是否产生胰岛素。

一旦得到验证，研究人员就会使用 DNA 序列变体来模拟人类相关模型中的疾病。 首先，他们为他们的疾病模型选择合适的平台。 平台可以是培养皿中的细胞，一起生长成组织或器官样结构的细胞，甚至是整个有机体。

在选择模型时，需要仔细考虑疾病的特定特征和特定实验。 对于像糖尿病这样影响全身的疾病，有时整个机体会是更好的选择。 一个明智的选择是具有胰腺的有机体，因为糖尿病的许多影响是通过胰腺发挥作用的。 鼠标可能是一个不错的选择。

在仔细选择了一个平台之后，下一步就是在平台中模拟疾病。 有多种方法可以做到这一点：

• 使用 CRISPR 工具编辑特定细胞中的 DNA 序列 - 例如，研究人员可以将引起糖尿病的 DNA 变体插入小鼠胰腺细胞。
  
  
• 使用 CRISPR 工具编辑整个生物体中的 DNA 序列 - 在这里，研究人员将致病的 DNA 序列变体插入卵子/精子细胞或胚胎细胞。 这些细胞后来产生了在每个细胞中都具有致病 DNA 变异的生物体。
• 使用异种移植物 - 一个 异种移植 由从一种物种转移到另一种物种的组织组成。 异种移植物使研究人员能够研究非人类的患病人类细胞。 异种移植物可以来自多种来源，包括患者或实验室培养的基因组编辑细胞。 例如，研究人员可以将人类肿瘤转移到小鼠身上。 稍后他们可以研究肿瘤如何影响小鼠。 他们还可以测试传递给小鼠的药物如何影响肿瘤。
• 创建嵌合体 - 嵌合体 是由具有不同DNA序列的细胞混合物组成的生物体。 它们甚至可能包含来自不同物种的细胞。 嵌合体可用于研究非人类的人类疾病。 例如，研究人员可以制造出器官中含有人体细胞的猪。 这种“人性化”的器官可能会更好地模拟人类疾病。 研究人员使用复杂的基因组编辑和 干细胞基于技术来创建嵌合体。
  

研究人员不必使用基因组编辑来创建疾病模型。 例如，打开和关闭基因的 CRISPR 工具也会引起类似疾病的影响。 即使是化学治疗也会引起类似疾病的症状。 尽管如此，由 DNA 序列变异引起的疾病通常最好使用相同的变异进行建模。 

有了合适的模型，研究人员可以学到很多关于疾病生物学的知识。 他们可以使用模型来了解疾病如何影响特定的器官或组织。 他们还可以使用模型来测试新的治疗方法。 如果一种治疗在模型中有效，研究人员可能稍后会在人体中进行测试。 因为 CRISPR 工具使疾病模型的制作变得更加容易，它们可以帮助研究人员更快地将新的治疗方法带到临床！

在基因组编辑疗法中，科学家将有用的 DNA 序列传递给细胞。 这些 DNA 序列可以发挥多种作用。 他们可能会对 DNA 进行小幅编辑，以恢复 DNA 序列的健康变体，或者将基因“打开”或“关闭”。 它们可能会取代导致疾病的 DNA 序列部分。 它们还可能赋予细胞新的能力。 CRISPR工具使 基因治疗 更容易，但不是唯一的方法。

本文将基因组编辑疗法分为三组。 为了实用，它们是：

• 细胞疗法* - 这些使用实验室修饰的细胞来治疗疾病。
• 原位 基因组编辑疗法* - 这些使用基因组编辑工具来修复患者的病变细胞。*细胞和 原位 疗法使用'体'基因组编辑。 也就是说，它们改变了不能产生后代的成体细胞。
• 胚芽 治疗 - 这些使用基因组编辑来改变将形成整个生物体的细胞中的 DNA（想想卵子和精子）。 因此，构成由此产生的有机体的所有细胞都改变了 DNA。 他们未来的后代将继承他们改变的DNA。

这些基因组疗法伴随着不断升级的伦理和技术困难。 前两种类型已经到达诊所。 生殖系疗法在进入临床之前需要更多的研究、公众讨论和监督（如果有的话）。

细胞疗法 使用经过修饰的细胞来治疗疾病。 通常，这些细胞是从患者或作为细胞供体的个体中分离出来的，然后在实验室中进行基因组编辑和增殖。 编辑后，医生通常通过静脉输注将这些细胞（返回）输送给患者。 一旦进入体内，基因组编辑的细胞就会对抗一种特定的疾病。

临床试验中正在研究的基于 CRISPR 的镰状细胞病治疗是细胞治疗的一个很好的例子。 在镰状细胞病中，血红蛋白的缺陷形式会导致红细胞畸形或“镰状”。 在治疗过程中，从个体身上采集血液干细胞，在实验室进行编辑，然后输回患者体内，在那里它们在骨髓中定居并开始制造健康的圆形红细胞。 

由于许多原因，细胞疗法通常比其他形式的基因组编辑更实用：

• 基因组编辑过程更容易—— 在实验室中编辑细胞比在体内编辑细胞在技术上的挑战要小。 科学家们通常还有更多的细胞可以在实验室中使用。
• 编辑特定的单元格类型更容易 - 当基因组编辑工具在体内时，除了目标类型之外，它们还存在修改细胞类型的风险。 如果细胞从患者体内分离出来并在体外进行修改，则编辑错误细胞类型的风险很小。
• 修饰后的细胞可以很容易地输送给患者—— 这些通常被注入血液或输送到特定器官。
• 将修改后的细胞传给后代的风险很小或没有—— 从这个意义上说，细胞疗法就像标准药物。 它们只会直接影响他们治疗的个体。 因此，与其他类型的基因组编辑相比，它们引发的伦理问题更少。

未来的细胞疗法可能会治愈多种疾病。 一些科学家正在努力改造肝细胞以治疗血友病等血液疾病。 其他人正在研究制造胰腺细胞来治疗糖尿病的方法。 还有一些人正在努力使免疫细胞抵抗 HIV 感染。 研究人员一直在寻找分离和修饰细胞的新方法。 

原位 意思是“在原来的地方”。 原位 治疗 在有缺陷的细胞中从源头上治疗疾病。 他们使用基因组编辑来改变体内引起疾病的 DNA 变异。

原位 基因组编辑通常比细胞治疗更困难。 与在实验室中分离细胞相比，将基因组编辑工具直接提供给人体细胞更难。 大多数细胞不像眼睛中的细胞那样容易接近。 想一想将基因组编辑工具提供给分布广泛的细胞（如肌肉细胞）是多么困难。 许多疾病涉及分布广泛的细胞。

即使可以访问目标单元格， 原位 基因组编辑具有挑战性，因为它必须非常精确。 如果基因组编辑工具在错误的细胞中起作用，可能会对健康产生负面影响。 研究人员可以使用特殊的 病毒. 这些病毒本身经过修饰，因此不再引起疾病，但仍具有进入特定类型细胞的天然能力。 基因组编辑工具可以包装在病毒内部，病毒将它们携带到特定细胞中。 总是存在一些风险，因为病毒不是 100% 准确的。 研究人员也没有针对每种类型细胞的病毒。

虽然不太可能， 原位 基因组编辑也可能导致种系编辑，导致后代继承基因组编辑组件所做的 DNA 改变. 如果基因组编辑工具意外地传递到卵子或精子细胞中，就会发生这种情况。 因此，研究人员在开发时必须非常小心 原位 基因疗法，以尽量减少这些风险 不中 编辑. 

种系编辑 争议很大。 它使用基因组编辑工具来改变精子、卵子或胚胎——产生整个生物体的细胞。 结果，这些生物将其 DNA 的变化传递给后代。 换句话说，种系编辑会影响后代，而不仅仅是个别患者。 出于这个原因，它带来了比细胞或细胞更多的伦理问题。 原位 编辑并被许多国家禁止。 目前没有一个国家允许进行可遗传的生殖系基因组编辑，也就是说，在最初编辑的生物体之外，这些变化会传递给几代人。 

然而，生殖系编辑值得考虑，因为通过生殖系编辑可以最有效地治疗某些疾病。 由改变体内许多细胞的 DNA 变异引起的疾病就是一个很好的例子。 它们对健康的影响对于细胞疗法而言过于广泛，并且 原位 基因疗法无法到达所有有缺陷的细胞。 种系疗法也是对在发育早期产生影响的疾病最有效的选择。 这些疾病在出生前或婴儿或幼儿时期可能会严重致残或致命，因此完全防止它们发展是最有效的方法。

尽管有这些潜在用途，但种系编辑存在争议的原因有很多：

• 科学家们还不知道如何安全地进行种系编辑 - 目前尚不清楚当前的基因组编辑技术是否足够准确用于生殖细胞治疗。 “脱靶”种系效应或不想要的“在靶”效应将导致整个处理过的生物体发生改变，可能导致严重的健康后果。 

  脱靶编辑和不需要的 目标效应 在其他类型的基因治疗中是可能的，但风险较小。 科学家在细胞中编辑有限数量的细胞 原位 治疗。 这降低了他们发生严重脱靶后果的机会。 在细胞疗法中，科学家甚至可以测试他们的细胞进行脱靶编辑。 因此，他们可以只使用经过正确编辑的细胞来治疗患者。 无法确认经过编辑的胚胎只需要更改而不破坏胚胎。 

• 种系疗法有可能改变人类基因库 - 许多人认为永久改变人类基因是一个坏主意。 他们担心改变基因库可能会对后代产生无法预料的负面影响。 支持这一论点的是，一些引起疾病的 DNA 变异在特定环境中具有健康益处。 因此，采取行动将这些变异从基因库中移除可能是不明智的。
• 与治疗相反，种系疗法可用于增强 - 这里的“增强”是指为了治疗或预防疾病或残疾以外的原因试图改善人类遗传学。 例如，父母可以使用种系编辑来给孩子更大的肌肉。 虽然许多人类特征（如智力）过于复杂，无法在短期内完成，而且受环境影响，即使从长远来看也不现实，但理论上可以进行某些增强。 批评者认为，增强可能会加剧阶级、种族、地域等之间的不平等。 其他类型的基因组编辑可能在较小程度上进行增强，但这些 DNA 变化不会超出个体患者的范围​​。
• 天生缺乏同意 - 生殖细胞疗法“治疗”将形成胎儿并最终形成新个体的生殖细胞。 然而，这些未来的人无法同意治疗。 种系编辑是可遗传的这一事实使情况更加复杂：因此，缺乏同意的范围远远超出了受治疗的个体和后代。

这些问题很重要，社会必须在使用生殖系编辑之前考虑这些问题。 它需要广泛和包容性的讨论、辩论、同意和监管，然后才能以合乎道德的方式使用。 目前，有遗传风险的家庭可以选择包括携带者筛查、胚胎筛查和产前诊断。 

在这里找到关于人类生殖系编辑的官方 IGI 立场.

CRISPR疗法可以对疾病产生深远的影响。 它们的有效性取决于我们向细胞提供 CRISPR 工具的能力。 医生需要将 CRISPR 工具分配给特定细胞类型的方法。 他们还需要让这些工具跨越细胞障碍的方法。

研究人员想出了许多将 CRISPR 工具引入细胞的方法。 方法 全身给药  涉及在整个身体中广泛分布CRISPR工具，并且递送工具（下文详细讨论）在其穿过整个身体系统时针对特定细胞。 方法 本地送货 将 CRISPR 工具直接用于特定组织或细胞。

医生使用哪种递送方法取决于具体的治疗方法。 对于影响全身细胞的疾病，全身给药非常重要。 例如，肌肉萎缩症（如肌肉萎缩症）可能需要全身给药。 对于影响特定细胞或组织的疾病，可以很容易地接触到，局部给药可能是最好的选择。 例如，某些膀胱状况可能 从。。得到好处 局部递送至膀胱。 事实上，在这些情况下，本地交付可能是更好的选择，因为它可以限制副作用和其他单元格类型中不需要的编辑的风险。

我们在下面讨论了三种最流行的提供 CRISPR 疗法的方法。 这些具有不同程度的系统性和局部交付潜力。 每个人也都有自己的优点和缺点。 研究人员是 积极地 致力于改进所有这些方法并创造新的方法。

病毒 自然 感染人体细胞。 在此过程中，它们经常将 DNA 释放到受感染的细胞中。 通常情况下, 这种 DNA 编码的蛋白质迫使细胞产生更多的 病毒. 最终，病毒有时会杀死受感染的细胞。

研究人员发现了驯化某些病毒的方法。 驯化的病毒不再将细胞变成病毒复制工厂。 相反，他们携带基因组编辑工具并将其释放到目标细胞中。 研究人员可以使用这些病毒将编码 CRISPR 工具的 DNA 传递到特定的细胞类型中。 腺相关病毒（AAV) 通常用于此目的。

病毒也可以提供 CRISPR 工具 系统地 or 当地. 一些病毒擅长全身传递。 有些更适合本地交付。 研究人员甚至可以 修改 一些病毒使交付或多或少具有特异性。 它们用途广泛。

病毒确实有一些缺点。 例如，有些会引起强烈的免疫反应。 其他人可能会将他们的 CRISPR 编码 DNA 插入基因组中的随机位置。 还有一些只能提供小片段的 DNA。 前两个缺点可能会给患者带来严重的健康后果。 第三个限制了可以使用的 CRISPR 工具的类型。 交付. 然而，病毒在基因治疗以及最近的基因组编辑方面有着悠久的历史，因此医生知道如何 监控 并治疗它们的副作用。

病毒可以在细胞中停留数周、数月或数年。 当病毒用于传递基因组编辑组件时，可能会导致基因组编辑组件存在数周、数月或数年。 在某些情况下，这可能是可取的，但也增加了对病毒或 CRISPR 蛋白的免疫反应的风险，以及脱靶效应的风险，这与导致基因组编辑组件瞬时表达的其他方法相反. 

脂质纳米粒子 是由脂质（脂肪）制成的小球形结构，也可称为 LNPs. 研究人员有多种方法可以将 CRISPR 工具封装在这些结构中。 他们 容易 穿过膜并将其 CRISPR 货物沉积到细胞中。 通常使用 CRISPR 工具 被封装 作为 mRNA 或蛋白质。

LNP 易于制备，研究人员可以 容易 修改 他们的结构。 一些配方 可能更好地穿透某些细胞类型，通过 身体 障碍，或有更多的稳定性. 与病毒不同，纳米粒子不会引发免疫反应，因此当它们被施用于身体时，它们可能具有更少的副作用并且比病毒更安全。 

LNP 可用于本地交付。 如果注入血液中，这些颗粒会在肝脏中积聚，使其非常适合针对肝脏的全身治疗。 然而，当针对身体中的其他细胞进行全身治疗时，它们的有效性可能较低。 研究人员正致力于开发纳米​​粒子 更通用的系统性递送至肝脏以外的细胞、组织或器官。

LNP 导致基因组编辑组件的瞬时表达。 在给药后一周左右的时间内，基因组编辑成分的纳米颗粒将消失无踪。 相对于病毒递送，这降低了对 CRISPR 蛋白的免疫反应风险以及脱靶效应的风险。

在上述方法中，研究人员在交付之前封装了 CRISPR 工具。 在某些情况下，提供非封装的“裸”CRISPR 工具是有意义的。 例如，细胞疗法使用经过修饰的细胞来对抗疾病。 这些细胞通常在实验室中进行修饰，然后注射或输注回患者体内。 在实验室中，研究人员可以添加裸 CRISPR 工具 直接 到正在生长的细胞。 通过适当混合化学物质或电脉冲，这些细胞可以 被哄 拿起工具。

也可以 修改 裸 CRISPR 工具使体内细胞更有可能吸收它们。 这些赤裸裸但伪装的工具就像特洛伊木马，细胞会将这些伪装的工具拉入细胞膜。 一旦进入，这些工具就可以开始编辑 DNA。

目前只有提供裸 CRISPR 工具才有意义 当地. 裸 CRISPR 工具可以引发免疫反应。 它们对于全身给药也不够稳定。 尽管如此，研究人员正在 积极地 想出改善裸交付的方法。 像纳米粒子一样，裸 CRISPR 工具只会暂时存在。 

研究人员正在研究改进这些递送方法的方法，并开发新方法以将 CRISPR 工具用于正确的细胞并降低风险和副作用。

每年都有成千上万的人死于等待器官移植，因为没有足够的器官可用。 CRISPR基因组编辑工具或许能够改善这个问题。 研究人员希望使用这些工具，以便我们可以用动物器官代替人体器官。 这些异种移植物可能会挽救许多人的生命。

异种移植物 是从一个物种移植到另一个物种的组织或器官。 异种移植物帮助科学家研究人体组织。 它们还可以治疗人类疾病。 例如，医生可以用猪心脏瓣膜代替人的心脏瓣膜。 医生还可以用猪或鱼皮移植物治疗烧伤患者。

用异种移植物替换整个人体器官是困难的。 人体免疫系统有很多方法可以检测和排斥非人体细胞。 非人体器官也可能携带可能使患者处于危险之中的人畜共患病。

研究人员可以使用 CRISPR 基因组编辑工具来修改整个动物。 某些修改可能导致动物器官更适合异种移植。 此类修改有以下形式：

• 删除病毒 DNA 的修饰 - 例如，猪的 DNA 中隐藏着病毒。 在异种移植物中，这些病毒可以感染人类患者。 研究人员已经使用 CRISPR 基因组编辑从猪身上去除了许多此类病毒。 因此，这些猪的器官对人类的危害应该较小。
• 使人体免疫系统不太可能攻击异种移植物的修饰 -  一些动物 DNA 序列编码免疫系统识别的蛋白质。 使用基因组编辑，研究人员可以删除或修改这些序列。 他们还可以使用基因组编辑来为动物提供能够平静免疫系统的 DNA 序列。
• 使动物器官“人性化”的修饰 - 这些修改是有争议的。 为了制造它们，研究人员使用基因组编辑工具将人类 DNA 植入动物体内。 这种DNA编码使动物器官更像人类的细胞部分。 此外，研究人员可以用人类细胞代替发育中的动物细胞。 在适当的条件下，人体细胞将在动物体内形成完整的器官。 这些本质上是人体器官应该更容易移植。

自 1960 年代以来，有少数异种移植手术没有成功。 2022年，进行了第一次CRISPR辅助的异种移植； 患者术后仅存活了两个月。 异种移植物是否被更广泛地采用不仅取决于改进协议，还取决于整个社会对异种移植物的看法。 社会必须权衡异种移植的风险和收益，以及对动物福利的关注。 

一些诊断工具可以检测致病微生物。 医生使用它们来发现人们生病的原因。 其他人使用它们来测试食物和饮用水的微生物污染。

检测致病生物的一种方法是识别它们的 DNA。 不幸的是，许多 DNA 鉴定方法难以使用。 CRISPR DNA 检测器可以提供一个简单的替代方案：它们可以在特定 DNA 序列存在的情况下发光。

基于 CRISPR 的 DNA 检测器有 2 个关键组件：

1. CAS号 蛋白质 切割 RNA 或 DNA (核酸) 在切割用户指定的 DNA 序列后以非靶向方式进行。
2. 切割时会发光的特殊核酸。

在 DNA 检测器中，研究人员将这两种成分与 DNA 样本结合在一起。 如果存在用户指定的 DNA 序列，则会发生以下情况：

1. Cas 蛋白切割目标 DNA 序列。
2. Cas 蛋白开始以非靶向方式切割核酸。
3. Cas蛋白切割特殊的核酸。
4. 特殊的核酸会发光。

发光的核酸很容易看到。 它们有效地告诉用户存在目标 DNA。

基于 CRISPR 的 DNA 检测器很容易靶向新序列。 研究人员只需换掉引导他们到达目标的引导分子。 因此，CRISPR DNA 检测器可以发现许多生物体。

例如，医生可以使用基于 CRISPR 的 DNA 检测器来诊断疾病。 医生会制造许多 DNA 检测器。 每一个都会在检测到来自不同致病生物体的 DNA 时发光。 然后，医生会将患者样本（例如血液）添加到检测器中。 根据结果​​是哪个探测器发光，医生会找出是哪个有机体使病人生病。 然后，医生可以开出适当的治疗方案。

这只是基于 CRISPR 的工具在无需基因组编辑的情况下影响健康的一个例子。 一般来说，CRISPR 技术的强大之处在于其可定制性和易用性。 希望我们能在未来继续看到 CRISPR 技术的更多创造性应用。

CRISPR 疗法有很多用途，但都面临一些共同的安全风险。 下面我们将讨论其中的一些风险以及减轻它们的方法。

CRISPR 工具偶尔会在 DNA 中的错误位置进行更改，通常是与目标 DNA 序列相似的序列。 这些被称为 脱靶效应.

脱靶效应可能会产生严重后果。 例如，它们可能会改变控制细胞生长的 DNA 序列，使细胞 癌的. 其他不需要的 DNA 变化可能会阻止细胞执行重要功能。 例如，它们可能会阻止胰腺细胞产生胰岛素。

有许多方法可以降低脱靶效应的风险。 您可能还记得引导 RNA (gRNA) 将 CRISPR 工具靶向特定的 DNA 序列。 研究人员可以测试许多 gRNA 以找到最准确的 gRNA。 例如，他们可以在实验室的细胞上测试他们的 gRNA 和 CRISPR 工具。 然后他们可以检查这些细胞中的 DNA 序列。 如果他们发现高频率的脱靶效应，他们可能会选择重新设计他们的 gRNA。

研究人员还修改了 CRISPR 工具以使其更加准确。 对于任何给定的 gRNA，这些增强的工具不太可能编辑错误的 DNA 序列。

最后，关闭 CRISPR 工具可以减少脱靶效应的机会。 要理解为什么，想想 CRISPR 工具，比如超精准的弓箭手。 有了足够的射门，即使是最准确的弓箭手也会在某个时候错过他们的目标。 同样，如果有足够的时间，CRISPR 工具将编辑错误的 DNA 序列。 因此，关闭开关会限制 CRISPR 工具运行的时间，从而减少它们出错的机会。

科学家使用 抗CRISPRs – 阻止 CRISPR 工具的蛋白质 – 关闭 CRISPR。 

在保护我们的同时，免疫系统会搜索非人类蛋白质或其中的一部分。 通常这些蛋白质来自传染性 微生物. 如果免疫细胞发现这些蛋白质，它们就会发出警报并激活免疫反应。

CRISPR蛋白来自 菌 和 古 并且可以激活人类患者的免疫反应。 这些免疫反应可能会在 CRISPR 疗法帮助患者之前停止。 强烈的免疫反应也会引起急性炎症，使患者病情加重。

研究人员通过几种方式克服了免疫反应。 首先，他们可以给病人免疫抑制药物。 这些降低了免疫反应并减轻了不良反应。 此类药物广泛用于临床环境，对于器官移植等特别重要。 它们非常有用，但作为副作用，会增加感染的可能性。

研究人员还希望通过改变 CRISPR 蛋白的组成来降低免疫反应的可能性。 这些改变的蛋白质不会被免疫系统识别，因此它们不太可能引起免疫反应。

最后，研究人员可以打开和关闭 CRISPR 蛋白的生产。 有了这些能力，研究人员可以只在需要的时间和地点生产 CRISPR 蛋白质。 结果，体内的 CRISPR 蛋白就会减少。 蛋白质越少，免疫反应发生的可能性就越小，也就越不严重。

随着时间的推移，研究人员将更好地降低基于 CRISPR 的治疗的风险。 可以肯定的是，随着时间的推移，CRISPR 疗法也会对健康产生更大的积极影响。