Zamislite da možete izliječiti bilo koju genetsku bolest, spriječiti je bakterija iz otporni na antibiotike, alter komarce pa oni ne može prenijeti malariju, spriječiti rak ili uspješno presaditi organe životinja ljudima odbacivanjem. Molekularna mašinerija za postizanje ovih ciljeva nije stvar znanstvenofantastičnog romana postavljenog u dalekoj budućnosti. Ovo su dostižni ciljevi koje omogućuje obitelj DNK sekvence zvani CRISPR.
CRISPR (izgovara se "jasnije") akronim je za grupu kratkih ponavljanja koje se redovito miješaju redovito i često se miješaju. DNK sekvence pronađene u bakterijama koje djeluju kao obrambeni sustav protiv virusa koji mogu zaraziti bakteriju. CRISPR-ovi su genetski kod koji su razbijeni "odstojnicima" sljedova virusa koji su napali bakteriju. Ako bakterije ponovno naiđu na virus, CRISPR djeluje kao svojevrsna memorijska banka što olakšava obranu stanice.
Otkrivanje klasteriranih ponavljanja DNA dogodilo se neovisno u 1980-ima i 1990-ima istraživačima u Japanu, Nizozemskoj i Španjolskoj. Akronim CRISPR predložili su Francisco Mojica i Ruud Jansen 2001. godine kako bi se smanjila zbrka uzrokovana uporabom različitih akronima od strane različitih istraživačkih timova u znanstvenoj literaturi. Mojica je pretpostavila da su CRISPR-ovi oblik bakterija
stekao imunitet. 2007. godine tim koji je vodio Philippe Horvath eksperimentalno je to potvrdio. Znanstvenici su pronašli način da manipuliraju i koriste CRISPR-ove u laboratoriju. Godine 2013. laboratorij Zhang postao je prvi koji je objavio metodu za izradu CRISPR-ova za upotrebu u uređivanju genoma miša i humane.U osnovi, CRISPR koji se javlja u prirodi daje sposobnost traženja i uništavanja stanica. CRISPR djeluje na bakterije prepisujući razmaknute sekvence koje identificiraju ciljani DNA virusa. Jedan od enzima koji proizvodi stanica (npr. Cas9) zatim se veže na ciljni DNK i reže ga, isključujući ciljni gen i onesposobivši virus.
U laboratoriju, Cas9 ili neki drugi enzim reže DNK, dok CRISPR govori gdje treba cijepiti. Umjesto da koriste virusne potpise, istraživači prilagođavaju razmake CRISPR-a da traže gene koji ih zanimaju. Znanstvenici su modificirali Cas9 i druge proteine, kao što je Cpf1, tako da oni mogu rezati ili na drugi način aktivirati gen. Isključivanje i uključivanje gena omogućava znanstvenicima lakše proučavanje funkcije gena. Rezanje DNK sekvence olakšava zamjenu drugim.
CRISPR nije prvi alat za uređivanje gena u okviru alata za molekularne biologe. Ostale tehnike uređivanja gena uključuju cinkove prstena s cinkom (ZFN), efektivne nukleaze slične aktivatorima transkripcije (TALENs) i proizvedene meganukleze iz mobilnih genetskih elemenata. CRISPR je svestrana tehnika jer je isplativa, omogućava ogroman izbor ciljeva i može ciljati lokacije nedostupna za neke druge tehnike. No, glavni razlog što je velika stvar je taj što je nevjerojatno jednostavan dizajn i uporaba. Sve što je potrebno je ciljano mjesto od 20 nukleotida koje je moguće napraviti konstrukcijom vodiča. Mehanizam i tehnike tako ih je lako razumjeti i koristiti da postaju standard u dodiplomskim kurikulima biologije.
Istraživači koriste CRISPR za izradu ćelijskih i životinjskih modela kako bi identificirali gene koji uzrokuju bolest, razvili gensku terapiju i inženjerske organizme kako bi imali željena svojstva.
Očito je da su CRISPR i druge tehnike uređivanja genoma kontroverzne. U siječnju 2017. američka FDA predložila je smjernice za pokrivanje korištenja tih tehnologija. Ostale vlade također rade na regulacijama kako bi uravnotežile koristi i rizike.