无悬念,近几年最热的是技术无非是CRISPR-Cas基因编辑技术,crispr(clustered, regularly interspaced, short palindromic repeats)/cas(CRISPR associated)系统原本只是一种原核免疫系统,抵抗外来的遗传因子,如质粒和噬菌体中存在的外来基因,是一种获得免疫的形式。当细菌遭受病毒或者外源质粒等入侵时,会产生相应的“记忆”,从而可以抵抗它们的再次入侵:细菌CRISPR/Cas系统(带有间隔序列的RNA协助Cas蛋白质)可以识别出外源DNA,并将它们切断,沉默外源基因的表达。在大约40%的已经测序的细菌基因组和90%的古生菌中发现了7种crispr。通过对这一过程的了解被开发为了一种基因工程技术。
原核生物CRISPR病毒防御示意图
目前使用最多的是CRISPR-Cas9系统(下图),其必需工作组分的鉴定在2011才得到鉴定:Cas9 核酸酶,crRNA和tracrRNA,并且在2012年在体外重建了CRISPR-Cas9系统,到了2012年华人科学家张锋使用化脓性链球菌和嗜热链球菌的Cas9、tracerRNA和CRISPR三部分组成的系统在人和小鼠细胞中证明了CRISPR-Cas9可以高效而准确地进行基因编辑。
基因编辑系统一直还在完善之中,包括单碱基基因编辑也是在最近两年才实现。但是其应用早已开始,科学家们期待一个在原基因组上进行编辑的基因工程工具太久了,所以CRISPR-Cas9系统一出现就开始在各实验室应用了起来,其应用广泛,无论在人类医学(人类大部分遗传性疾病可以通过基因编辑技术修复),植物农作物还是微生物学都能使用。包括袁隆平院士去镉水稻,也是CRISPR-Cas9技术的应用成果,最近两年只是在我身边就发现只要是做分子的实验室,基本开始学习使用CRISPR-Cas9基因编辑技术。
另外还有热门的技术就是原子水平分辨率的冷冻电镜(cryo-EM,今年的诺贝尔化学奖),也是很热门,在2010年之后分辨率大幅度提高,但是主要应用于蛋白质结构方面,它能从蛋白质结构揭示出蛋白质功能的线索。
还有一个热门的全基因组关联分析(GWAS),利用高通量测序进行大量测序寻找多种性状关联基因,但是目前由于测序费相对较贵,局限于有巨额经费的研究人员。