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基因魔剪：改造生命的新技术 原则上，基因组编辑能应用于所有生物
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以CRISPR‐Cas 9为核心的基因组编辑技术，被认为能应用于所有生物。研究人员甚至发现，对细胞和病毒也可以进行基因组编辑。
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对于动物，现已确认除人类、猴子和小鼠等哺乳动物之外，CRISPR‐Cas 9对于真鲷、斑马鱼等鱼类，青蛙等两栖动物以及蟋蟀等昆虫同样有效。对于除人类之外的动物，主要是针对受精卵进行基因组编辑。
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在受精卵中引入新DNA片段这一操作本身并不复杂。在第一章我们已经介绍过如何对青鳉的受精卵进行基因组编辑，这一过程需要用到专门用于操作玻璃毛细管的“显微操作器”（micromanipulator）装置。将毛细管插入受精卵，然后注入向导RNA和Cas 9，操作非常简单，大学本科生也能很快掌握。
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而植物的情况则与动物有所不同（本书将在第四章详述）。植物细胞有细胞壁，所以想要将CRISPR‐Cas 9注入细胞内，就会比较困难。因此对于植物，必须先用基因重组技术将向导RNA和Cas 9的表达基因组合到细菌（载体，即用于导入基因的“搬运工”）之中，再把该细菌注入植物细胞内。其中的载体细菌选择的是用于植物基因重组的农杆菌（Agrobacterium）。这也是植物基因重组的常规技术方案。被注入的细菌会在植物细胞内生成向导RNA和Cas 9。
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接着，CRISPR‐Cas 9会在细胞中发挥作用，改变目标基因。对于经过了基因重组的部分，可通过“回交”（backcross）——也就是将其与未经基因重组的植株交配的行为——清除掉。虽然有些麻烦，但这就是目前对植物进行基因组编辑的通用方法。
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最近，为了以物理方式突破细胞壁，研究人员可以使用被称作粒子枪（particle gun）的装置，将附着了基因组编辑工具的金属微粒打入细胞内部。在中国等国家，针对水稻、小麦、大豆以及番茄等作物进行新品种开发的工作已经进行得如火如荼。如何才能将基因组编辑工具以更为简单的方法运送到细胞内部，已成为植物基因重组领域的重大课题。可以预见，一旦克服这个难关，植物基因组编辑技术将再一次发生飞跃。
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无论哪种情况，大前提都是必须知晓DNA的碱基序列。换言之，只要搞清楚了基因序列，就一定能进行基因组编辑。
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另一方面，该技术也存在尚未解决的问题。基因组编辑在理论上应该以目标基因为靶点，但严格说起来，并非所有情况下都能做到只瞄准单一基因，常发生被称作“脱靶效应”（off‐target effects）的现象。一旦除目标基因之外的其他基因遭到改变，则有可能产生无法预料的影响。今后，当该技术被越来越多地应用到医疗领域的时候，或是在讨论食品安全问题的时候，脱靶效应将会成为无法回避的问题。采用什么方法能减少脱靶效应的发生，也将成为重要的技术改进点。
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尽管还存在这样那样的问题，但可以肯定的是，接受过基因组编辑的生物种类正不断增加。生物基因破译技术的快速发展，使其变得简单易行且成本不断降低。在大肠杆菌之外，猪牛之类的家畜、作为宠物的猫犬，以及极具人气的高价稀有观赏鱼类，越来越多的生物已被纳入工业生产体系。除此之外，还有很多以前无法为人类所用的动物，也可借助基因组编辑而衍生出新的利用价值。在当今世界，想要获得成功，靠的是创意。可以预见，未来必将是对各种生物的DNA解析与基因组编辑齐头并进的时代。
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本章对基因组编辑的机制进行了解说。但只看原理，也许会有人觉得这项技术不过如此。的确，它的原理很简单，难免会让人觉得“就这么简单的一回事，为什么从前一直没人想到？”
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简单来说，以前没有人想到的理由在于，在细胞之中，一切绝非如此简单。单独提取一种酶放到试管里，让它发生作用，在这种情况下确实很容易获得符合预期的反应。但在细胞环境下，同时还存在能分解这种酶的其他酶、对DNA起修复作用的酶以及会合成或分解RNA的酶。
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就算知道了原理，想要随心所欲地在细胞内进行操作也是相当困难的。基因组编辑的开发史，就是一部与之对抗的战斗史。CRISPR和Cas 9在哺乳动物的细胞内也能有效地发挥作用，但其他几种被称作“Cas家族”的相似内切酶，却并非都能在哺乳动物的细胞中完成DNA切断功能。不进行实验，就无法预测这种方法是否行得通，细胞中的情况是如此复杂，不可能让操作如臂使指。
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基因魔剪：改造生命的新技术 强化基因组编辑应用领域的产业优势
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听完广岛大学山本卓教授对于基因组编辑技术的解说，让我们把话题拉回最初。本章一开始就提到，山本教授与基因组编辑技术结缘是在2008年，刚好是基因组编辑的第一代技术ZFN技术在国外论文中登场的时候。
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当时，山本教授正利用海胆进行细胞构成方面的研究，想要在细胞的某个特定位点导入能生成绿色荧光蛋白（GFP）的基因，以便观察。但以往的基因重组技术无法精确插入目标位点。
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于是，实验室的成员开始共同探索用于推进研究的必要技术，最后找到的答案就是基因组编辑。山本教授等人经历了2年左右的反复实验，终于凭借ZFN技术成功破坏了目标基因，并于2010年将成果整理成论文发表。
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基因组编辑的第一代ZFN技术普及至今尚不足10年，第二代、第三代技术就已陆续出现，并且其跃进式的发展势头仍未显露出减缓的迹象。如今，山本教授一边继续研究海胆，一边将精力放在了推动基因组编辑这一划时代技术在日本国内的普及和正确运用上。
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“现在已经很少有人知道我是从研究海胆起步的了。”山本教授笑着说道。他认为，日本今后在开发自有技术的同时，还将在基因组编辑的应用领域充分发挥出自身优势，通过与企业紧密合作，建立起基因组编辑的产业优势。
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基因魔剪：改造生命的新技术 CRISPR是日本科学家发现的
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我们已经介绍过了CRISPR‐Cas 9的开发历程。然而，从2012年关于CRISPR‐Cas 9的论文发表日往前回溯，早在20多年前，是日本的科学家首先发表了一篇论文，记载了对CRISPR的DNA序列的发现过程。这个研究组目前由石野良纯教授率领，隶属于九州大学研究生院农学研究院。
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