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背景：2。CRISPR/CAS应用程序固有风险的一部分
新的基因组编辑程序目前正在迅速发展。这也增加了负责处理相关风险的需求。最有希望，最有希望的程序是CRISPR/CAS系统。基因剪刀CRISPR/CAS的应用非常不同，并且在多阶段过程中运行。组合了各种分子生物学技术，每种都与特定风险相关。当CRISPR/CAS插入细胞和细胞核时，基因组，RNA或蛋白质的不良变化可能在细胞水平上发生。本背景文件概述了使用CRISPR/CAS和较旧的基因工程方法时可能发生的固有风险。此外，还提出了可以广泛检查基因组植物的程序，并可以发现无意的变化。基因组编辑是一个多阶段的过程，可以使用基因剪刀导致无意的变化。在背景文件中详细描述了使用基因剪刀的不同阶段。在第一步中，必须首先将基因剪刀引入蔬菜细胞中。仅在下一步中才形成细胞的基因剪刀，识别目标序列并切割。目前，流派DNA随附有关类型剪刀形成的信息，目前被带入细胞中并安装在遗传材料中。通过旧基因工程的方法（例如基因大炮的颗粒火或农业转化）进行了第一步。第二步是当基因剪刀在细胞中活跃并且目标序列正在寻找和切割时，新基因工程的应用。作为此多阶段过程的风险的一个例子，大米应为使用基因剪刀CRISPR/CAS9来增加收入[1]。展示了自己
微生物剪刀精准靶向食品生物膜形成基因：CRISPR-Cas 作为有效调节剂
抗生素耐药性 (AMR) 菌株的突然出现已被认为是影响人类和食品加工行业的最大公共卫生威胁之一。AMR 出现的原因之一是微生物能够形成生物膜，作为一种防御策略，限制抗菌剂渗透到细菌细胞中。大约 80% 的人类疾病是由生物膜相关的固着微生物引起的。细菌生物膜的形成涉及一系列基因，这些基因通过群体感应 (QS) 机制和信号通路进行调控，这些基因控制着细胞外聚合物基质 (EPS) 的产生，而细胞外聚合物基质是生物膜三维结构的基础。各种细菌常用的另一种防御策略包括成簇的规律间隔的短回文重复序列干扰 (CRISPRi) 系统，该系统可防止细菌细胞受到病毒入侵。由于多基因信号通路和控制系统参与生物膜形成的每一步，CRISPRi 系统可作为一种有效的策略来靶向参与生物膜形成的基因组系统。总体而言，该技术能够将基因位点特异性整合到宿主中，从而开发出干扰致病细菌菌株的准转基因控制策略。CRISPR-RNA 引导的 Cas9 核酸内切酶是一种有前途的基因组编辑工具，可以有效地编程以通过靶向参与生物膜形成和毒力的 AMR 编码质粒基因来重新使细菌敏感，从而恢复细菌对抗生素的耐药性。研究人员认为，CRISPRi 促进的编码与生物膜生产相关的调节蛋白的基因沉默是一种可靠的方法，可以通过灭活生物膜形成基因或将与抗生素耐药性或荧光标记相对应的基因整合到宿主基因组中来编辑各种生物膜形成细菌中的基因网络，以便更好地分析其
解决方案：基因工程
3. 解释为什么 CRISPR/Cas 复合物可以被描述为一个模块化系统。解释这给细菌带来的优势以及如何在研究或实验室中使用。 CRISPR/Cas 复合物由不同的构建块组成：可变的 CRISPR RNA 分子和始终相同的 Cas9 蛋白。 CRISPR RNA 分子彼此不同，因为每个分子都携带自己的间隔序列。这给细菌带来的好处是，不同的“病毒谱”可以以病毒 DNA 的形式存储在细菌基因组中，并且可以为每种病毒类型创建特定的 CRISPR/Cas 复合物，从而成功地在特定位置切割入侵的外来 DNA。这会在细菌的免疫系统中产生一种“特定记忆”。在实验室中，这可用于在特定位置特异性切割任何 DNA，从而使基因失去功能或插入新基因。工作表 3：农业革命 1. 创建术语的定义：转基因植物细胞。转基因植物细胞是其遗传物质含有外来基因的植物细胞。利用基因工程方法，将外来基因整合到植物基因组中。产生了重组 DNA。 2. 描述如何使用 CRISPR/Cas 基因编辑来创建具有抗性基因的玉米植物。在使用基因剪刀的过程中，它被引入植物细胞中。它可以在不插入外来 DNA（来自其他物种的基因）的情况下改变植物的基因组。为此，基因剪刀在所需位置剪断植物基因组。一个新的 DNA 片段（带有所需的抗性基因）可以准确地插入到此时。基因剪刀本身随后被完全降解。 3. 解释为什么玉米植株必须由转基因单细胞培育而成。细胞经过基因改造后，改变的遗传物质会在有丝分裂过程中传递给所有子细胞。因此，玉米植株是由转基因单细胞培育而成的。 4. 个人解决方案5. 参考任务4中的方法，解释与传统基因工程方法相比，使用CRISPR/Cas基因剪刀的优势。可能的优点： - 仅将基因剪刀引入细胞 - 无需外来 DNA（仅使用植物自身的 DNA）的基因改造 - 基因剪刀完全降解 - 简单、快速、廉价、精确 6. 区分基因工程和基因组编辑这两个术语，并解释与转基因产品的营销和开发有关的术语选择。基因工程包括跨越物种界限操纵基因的技术过程。传统方法是使用所谓的载体，将外来 DNA 引入要修改的基因组中。这种外来 DNA 通常含有要引入基因组的所需基因，通常来自细菌。因此，基因组通过引入细菌 DNA 获得了新的所需特性。就 CRISPR/Cas 剪刀而言，该工具只是在特定位置切割基因组并将所需的（抗性）基因插入那里。这种抗性基因也可以在实验室中产生，而且在这种情况下不必来自其他物种。在转基因产品的营销和开发方面，“基因组编辑”规避了基因工程必须遵守的严格规定。这也可能使此类产品在市场上获得更广泛的接受。
2020 年诺贝尔化学奖
研究人员需要修改细胞中的基因才能了解生命的内部运作，这项工作曾经非常耗时，有时甚至不可能完成。细胞基因组就像一本数千卷的巨型百科全书，因此定位特定基因并重写其代码比大海捞针还要困难。然而，多亏了基因剪刀 CRISPR/Cas9，现在只需几周时间就能改变基因代码。正如科学界常常出现的情况一样，这些基因剪刀的发现是出乎意料的。Emmanuelle Charpentier 在研究一种致病细菌化脓性链球菌时发现了一种以前未知的分子 tracrRNA，而这种分子原来是细菌古老的免疫系统 CRISPR/Cas 的重要组成部分。
