基因组编辑

基因组编辑或基因组手术，是对DNA进行靶向修饰的分子生物学技术的统称，包括植物、动物和人类的基因组。

所谓的设计核酸内切酶用于在复杂生物体的基因组中引入靶向变化。 这些酶在预定的目标序列处切割双链 DNA，造成双链断裂。 双链断裂反过来激活细胞中的 DNA 修复过程，例如非同源末端连接 (NHEJ) 或同源修复，也称为同源定向修复 (HDR)。 虽然基因是使用 NHEJ 专门灭活的，但 HDR 可用于将定义的突变或整个 DNA 片段定向插入基因组。

常用的设计核酸酶类别包括锌指核酸酶 (ZFN)、转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN)、CRISPR/Cas 方法、CRISPR/Cpf1 系统和大范围核酸酶（修饰的归巢核酸内切酶）。 在锌指核酸酶、TALEN 和大范围核酸酶中，对 DNA 的特异性识别是由特定的蛋白质部分进行的，而在 CRISPR 系统中，它是由特定的 RNA 介导的。

基因组编辑用于微生物（白色基因工程）、植物（绿色基因工程）、动物（红色基因工程）和人类（基因治疗）基因组的靶向改变。 基因组编辑可用于特异性破坏基因（基因敲除），在基因组中的特定位置引入基因（基因敲入），或纠正基因中的点突变。

基因组编辑的一种新的精确方法是改变DNA序列中的单个碱基（碱基编辑）。 无法再切割 DNA 的 Cas9 核酸酶的突变形式与脱氨酶结合。 这种融合蛋白能够与sgRNA特异性识别所需的DNA序列，并通过脱氨作用改变碱基。 在与胞苷脱氨酶融合的情况下，胞苷转化为尿嘧啶，通过 DNA 修复和复制被胸苷取代。 这会将碱基对 C-G 突变为 T-A。 或者，Cas9 可以与腺苷脱氨酶偶联，使腺苷转化为肌苷，在 DNA 修复和复制后被鸟苷取代。 在这种情况下，碱基对 A-T 被转换为 G-C。 碱基编辑效率在5%到50%之间。 因为 DNA 没有被切割，不需要的变化不太常见。所有 12 种可能的点突变都可以通过 prime 编辑实现。

对于基因组编辑生物是否应归类为转基因生物 (GMO) 以及是否应因此应用适用于 GMO 的指南，目前尚无一致意见。 目前，农业中的可能应用，以及可想象的医学用途都处于前景。

来自不同国家的专家建议，基因组编辑的植物只要不含有外来DNA，就等同于常规育种的植物。 这一观点考虑到这样一个事实，即基因组编辑植物通常与传统育种植物没有区别，而且它们也可以使用传统方法进行育种。