CRISPR-Cas 系統是原核生物（如細菌和古細菌）中天然存在的基因編輯系統，其中 CRISPR 衍生的 RNA 和各種 CRISPR 相關蛋白 (Cas) 用于識別、切割和破壞外來入侵者的 DNA。 CRISPR-Cas9是分子生物學中的一種基因編輯技術，用于修改活生物體的基因組，它改編自細菌中天然存在的基因組編輯系統。通過將 Cas9-gRNA 復合物遞送到細胞中，可以在所需位置切割細胞基因組，從而在體內去除現有基因或添加新基因。該技術已在生物醫學、新藥開發、基因敲除、RNA編輯等各個領域得到廣泛應用。

原核生物中的 CRISPR-Cas 系統是什么？
細菌或古細菌捕獲入侵病毒的 DNA 片段，并將外源 DNA 間隔區添加到基因組序列中，從而創建 CRISPR 陣列。然后將這些 CRISPR 陣列轉錄并進一步轉化為稱為短 crRNA 的單個間隔區側翼區域。此后，crRNA-外源DNA復合物形成并被Cas蛋白的內切酶活性切割，從而破壞外來入侵者。此外，CRISPR陣列允許原核生物“記住”病毒并在未來的攻擊中禁用它們，為其抗病毒防御系統提供適應性免疫。

CRISPR-Cas系統根據其遺傳內容和結構差異分為三大類型（I型、II型和III型）和十二個亞型。
CRISPR-Cas9基因編輯技術中使用的Cas9是一種II型CRISPR系統。

CRISPR干擾和CRISPR激活有什么區別？
CRISPR 干擾 (CRISPRi) 是一種遺傳擾動技術，通過將 Cas9 (dCas9) 的核酸酶死亡版本靶向轉錄起始位點 (TSS) 附近的區域來抑制基因表達。因此，細胞的轉錄機制被阻止訪問 TSS，從而導致基因表達的抑制。

CRISPR 激活 (CRISPRa) 也是一種使用 dCas9 修改版本的 CRISPR 工具。與 CRISPRi 相比，轉錄激活劑被添加到 dCas9 或引導 RNA 上，旨在增加而不是抑制感興趣基因的表達。



CRISPR-Cas系統的三個階段
CRISPR-Cas系統主要經歷3個階段：CRISPR間隔區整合、CRISPR表達和干擾。

CRISPR間隔區整合：外源DNA片段，稱為protospacer，被識別并整合在CRISPR基因座區域中的兩個相鄰重復之間，形成CRISPR陣列。protospacer 相鄰基序 (PAM) 是存在于 protospacer 近端的一小段保守核苷酸，用作獲取 DNA 片段的識別基序。

CRISPR表達：CRISPR陣列被RNA聚合酶轉錄成pre-crRNA（前體CRISPR RNA），再被Cas蛋白進一步切割成小的crRNA。crRNA 包含一個部分重復序列和一個來自外源 DNA 片段并與之互補的單個間隔區。

干擾：Cas 蛋白與 crRNA-外源 DNA 復合物結合并切割 DNA 片段。DNA 切割會干擾病毒復制并為宿主細胞提供免疫力。
           
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