科學家在2012年夏季將CRISPR作為基因編輯工具介紹給世界，當時兩個獨立小組的里程碑式論文展示瞭如何揮舞系統以在DNA中進行削減。現在，不到12年後，我們看到Crispr用於開創性的醫療治療。
維爾紐斯大學生物技術學院的首席科學家兼蛋白質-DNA互動部負責人謝克斯尼斯說：“看到實驗室中實際發現的基本發現的速度真是令人高興。”
在這些開創性論文之前，其他研究人員已經開始揭示CRISPR在微生物中的工作方式。儘管最著名的是基因編輯工具，但首先發現了CRISPR細菌，科學家意識到它是一種免疫系統 - 防禦病毒。在這種免疫系統中，細菌具有充滿病毒遺傳物質的記憶庫。該細菌在受到病毒攻擊後將藏匿在這種材料之後，以防止未來的入侵。
該記憶庫與小的分子剪刀配對，稱為CAS蛋白，可通過DNA進行剪切，以及將剪刀引導到其靶標的分子。在細菌中，該靶標是病毒入侵者。但是Šikšnys和他的同事表明，科學家可以為自己的目的選擇這些剪刀，以他們想要編輯的任何DNA。他們專門用蛋白質Cas9表明了這一點。
旁邊詹妮弗·杜德納（Jennifer Doudna）和Emmanuelle Charpentier- 作者另一個開創性的CRISPR紙2012年出版 - 蝙蝠被授予2018年納米科學的卡夫利獎對於CRISPR-CAS9的發明，“用於編輯DNA的精確納米工具”。如今，他和他的團隊正在調查自然界中存在的CRISPR系統的多樣性，以了解其他人可能對工程基因組有用。
Live Science與šikšnys談到了看到CRISPR進入臨床用途以及他認為該系統將來如何應用和改進該系統的感覺。
編者註：為了清楚起見，這次採訪已被凝結和編輯。
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Nicoletta Lanese：您能描述您剛開始與CRISPR-CAS合作的時候嗎？您能否讓您了解這可能是“大事”的想法，這是一種大型技術，可以轉變我們所知道的基因編輯？
弗吉尼亞斯·šikšnys：我想說的是，我們從一開始就跳入了CRISPR領域。大概發生在2007年當一篇論文出現在科學中時，首次將CRISPR-CAS系統的可能功能描述為細菌中的抗病毒防禦系統。實際上，我們決定查看該系統的運作方式。這就是我們開始CRISPR之旅的方式。
當然，在一開始，我們對非常基本的生物學問題非常感興趣。 ...我們花了一段時間才了解CRISPR-CAS系統背後的機制。 …
在[我們的2012]論文中，我們證明我們可以重新編程Cas9蛋白並將其解決基因組中的任何序列。這可能是我們理解的那一刻，這確實是一種真正的通用系統，可以用於不同模型生物中的基因組編輯。因此，這種基因編輯領域的開始。
NL：您是否立即設想這可能應用於遺傳疾病的治療？您是否認為這是一種可能性，甚至很早就？
vs：如果我還記得，當時我們在論文中投入的內容 - 我們說這些CRISPR-CAS系統或CAS9蛋白由CRISPR編程RNA，可用於精確的“ DNA手術”。
這意味著，實際上，您可以將CAS9引導到基因組中的任何序列，包括[存在]引起遺傳疾病的突變的序列。
NL：在過去的一年中看到了第一種基於CRISPR的療法上市 - 我想知道看到從基礎研究到現在看到該領域在該水平上應用的感覺是什麼？
vs：確實，倒退，看到Cas9在10年之內進入診所真是太神奇了。我認為這是一個非常偉大的成就，而且我敢肯定，在不久的將來將遵循更多的治療應用，並可以治愈以前無法治癒的遺傳疾病。
如果你看著臨床試驗清單目前正在進行的情況下，使用CAS9基因組編輯工具來治療不同的遺傳疾病 - 該清單確實非常令人印象深刻。看到實驗室中實際發現的基本發現實際上被轉化為診所的基本發現的速度真是令人高興。
NL：現在看到進入診所的畢業典禮後，您如何預期將來可能會完善CRISPR-CA的基因編輯系統？
vs：實際上，CRISPR-CAS9技術是一個迅速進入診所的絕佳工具。但是，仍然需要克服幾個挑戰，當然，有一些改進該工具的途徑。 …
最近，它使該CRISPR工具成為頭條新聞用於治療SCD疾病[鐮狀細胞性貧血症]。實際上，[它]表明，這確實是一種可以在診所中用於治療患者的工具。
但是，當然，這種治療方法有幾個局限性，因為在這種情況下，這種治療方法發生了。這意味著需要治療的細胞從患者的身體中取出，然後應用CAS9工具以糾正突變，或者實際上會觸發胎兒血紅蛋白的產生。然後這些工程的細胞，必須將它們送回患者的身體。當然，這是一個具有挑戰性且耗時的程序。
因此，當然，如果可以直接在人體中進行CRISPR處理，那將是很棒的 - 我們稱其為體內。但是實際上，要做到這一點，您必須克服一些挑戰：首先，您必須將此CRISPR工具交付到人體的特定組織或器官中。當然，有很多提供CRISPR工具的方法，但是在Covid之後，批准mRNA疫苗作為治療方法的治療方式[預防]。目前，MRNA與脂質納米顆粒結合成為可以將Cas9輸送到人體不同細胞和組織中的關鍵方式之一。
[其他]也正在探索[其他遞送系統，包括病毒樣顆粒和與腺相關的病毒。因此，AAV也被用作交付工具，並被批准為人體的安全交付工具 - 但是，例如，在AAV的情況下，存在包裝貨物限制，您需要找到可以包裝到單個AAV粒子中的較小基因編輯工具。
實際上，在我的實驗室中，我們正在研究途徑 - 您如何改善現有工具，或者實際上找到新工具？為了找到新工具，我們查看CRISPR-CAS系統的多樣性。這些（本質上）這些CRISPR-CAS系統非常多樣化，我們旨在從基本的角度了解CRISPR-CAS系統的多樣性。而且，我們希望，看看這種多樣性，我們將能夠找到用於基因組編輯應用程序的新工具。
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NL：您能描繪出挖掘這些系統多樣性的外觀的圖片嗎？
vs：在我的實驗室中，我們正在使用一種基於生物信息學的合併生化方法。因此，我們嘗試從生物信息上識別推定的新的CRISPR-CAS系統，然後，我們嘗試使用濕實驗室中可用的工具對它們進行生物化表徵。 …
首先，我們查看真正巨大數據庫中存在的[微生物DNA]序列 - 您可以嘗試在那裡找到新的CRISPR系統。然後，我們嘗試用不同的細菌表達它們，將它們隔離，表徵它們，然後將它們移至人類細胞中，以查看它們是否可以用作新的基因組修飾工具。
NL：我們談到了剛被批准的鐮狀細胞治療方法 - 我想知道您是否像其他人一樣，預計鐮狀細胞將是最早獲得CRISPR治療的疾病之一？您將哪些疾病視為下一個領域？
vs：我要說的是，從一開始就很明顯，由單個突變引起的遺傳疾病（如鐮狀細胞疾病）將是第一個目標。它看起來像是低垂的果實，因為您只需糾正基因組中的一個突變即可。當然，我認為這種基於CAS9的鐮狀細胞疾病治療的一部分也應該涉及數十年來研究鐮狀細胞疾病的人們。他們為我們提供了對治療中疾病的機制的理解。
SCD成為明確目標的另一個原因是，正如我之前提到的，您可以進行治療[ex]體內。您可以去除包含[]突變的細胞，實際上在實驗室中加工它們，然後將細胞放回人體中。因此，這使操作更加容易。
但是，當然，當您考慮下一步時 - 例如，癌症等多種突變引起的遺傳疾病的治療仍然是一個挑戰。但是，當然，科學家正在嘗試開發方法如何解決這種複雜的遺傳疾病。例如，基於T細胞的療法已經在診所中，並且CRISPR [系統]用於促進工程在這些T細胞中，可以用來治療諸如淋巴瘤和實體瘤的癌症。
當然，正如我之前討論的那樣，人體中的CRISPR療法是下一個大步。
CRISPR-CAS9技術的美在於它是一種多功能或通用技術，因為您可以使用此工具來設計任何生物體。
維爾尼烏斯大學維爾京斯
NL：這有點切線，但我們已經介紹了將CRISPR作為抗菌，作為一種替代抗生素 - 您認為這是一個富有成果的研究領域嗎？
vs：CRISPR-CAS9技術的美在於它是一種多功能或通用技術，因為您可以使用此工具來設計任何生物體。您只是想設計DNA，而DNA是每個生物體的藍圖。因此，您還可以考慮對細菌種群進行編輯，而不是在人類細胞中進行基因編輯 - 可以說，它存在於人類腸道中。這些細菌種群可以設計。 …
正如您提到的，CAS9，CRISPR技術也可以用作抗病毒劑。目前，抗生素問題很明顯- 我們可能正在使用抗生素失去與細菌的戰鬥。總是需要新穎的抗生素，而且很難找到它們，具有挑戰性和昂貴。因此，替代技術喜歡病毒療法開發了或CRISPR抗菌系統。
NL：顯然，CRISPR具有很大的潛力，尤其是在治療遺傳疾病的領域中 - 我認為人們對在不同情況下應用CRISPR的道德規範也有很多疑問。你能談談嗎？
VS：我認為這是一個非常重要的問題，當然，CRISPR是一項非常重要的技術，您可以使用CRISPR來做很多事情。但是，當然，您應該牢記自己在做什麼，需要與社會保持聯繫並與社會交談 - 這些事情是否可以接受？或者，對實驗室中科學家正在發展的這些技術有什麼社會觀點？而且我認為與人溝通並說明這些技術是什麼，他們可以實現什麼，然後是這些技術的弊端，這一點非常重要。
我們已經聽說了幾年前CRISPR使用的這些故事在中國進行工程人類胚胎- 因此，這是科學家實際上同意不跨越的一行，因為這可能是一件非常危險的事情。
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