基因编辑技术针对目的基因组进行定点改造，通过对靶基因位点进行敲除、替换和修复等基因组修饰，从而达到对未知功能基因进行研究和基因治疗的目的。人工核酸内切酶介导的基因组编辑技术是目前应用前景最为广泛的技术，包括锌指核酸酶(Zinc-finger nucleases，ZFNs)类转录激活因子效应物蛋白核酸酶(transcription activator-like effector nucleasesTALENs)以及 CRISPR/Cas (clustered regularly interspaced short palindromic repeats and CRISPR associated)技术。其中CRISPR/Cas9系统是利用一段与靶序列相同的单导向RNA(smallguideRNA，sgRNA)来引导Cas9 核酸酶对特异靶向 DNA 进行识别和切割，再通过非同源末端重接(non-homologous end joining，NHEJ)的途径进行修复，实现基因的添加、替换或点突变。CRISPR/Cas9 由于具有设计和构建简单、高效和特异性强等优点，先后被用于人、啮齿类、斑马鱼等多个物种细胞的基因定点编辑，在功能基因组学研究、疾病模型的构建、新品种培育及基因治疗等领域显现了广阔的前景。
胚胎基因编辑技术是在受精卵中进行基因组的定点、精确的基因修饰，以获得基因改造胚胎的技术。目前利用CRISPR/Cas9系统构建的多位点突变的转基因小鼠、大鼠和猴分别获得成功，通过对小鼠受精卵靶基因突变位点的精确修复，成功治愈了遗传性白内障、DMD 等遗传病。因此人们设想如果在人的受精卵中进行基因组编辑，人类未来不仅可以治愈包括癌症、地中海贫血、艾滋病在内的绝症，还可以运用基因编辑来改造自己的基因并遗传给下一代。2017年4月，中山大学的黄军就课题组首次宣布将CRISPR/Cas9基因编辑技术用于三原核受精卵发育而来的人类胚胎，改造了 β-地中海贫血的致病基因，该研究引发了学术界的广泛争论，多数学者担心由于现有的基因编辑技术仍不同程度存在基因编辑的效率问题及脱靶现象，可能对后代产生无法预测的后果，呼吁暂时不要对人类生殖细胞进行基因编辑，基因编辑技术不应用于准备建立妊娠的人类胚胎。并获得广泛的社会共识。但利用胚胎基因编辑技术，进行人类胚胎发育最初阶段关键基因的作用研究呼声仍然存在，2018 年初，英国人类受精和胚胎学管理局(HFEA)终于批准了Francis Crick研究所的人类胚胎基因组编辑研究。这意味着人类胚胎基因组编辑首次得到了国家监管机构的支持，无疑为该领域的研究带来了新的曙光。
基因组编辑技术的诞生也为线粒体疾病的治疗带来了新的启示，用基因编辑技术去除线粒体中受损的DNA，进行线粒体NA的编辑，比线粒体置换疗法具有更广阔的前景。2013年 Carlos T.Moraes 等首次利用TALENs技术辑细胞中的线粒体基因，将带有DNA切酶翻译序列以及线粒体定位序列的RNA细胞中，产生DNA切，识别并剪切掉突变的 mtDNA，使细胞中大部分为正常的mtDNA，突变的 miDNA被破坏，达到发病的阈值之下，从而达到治愈线粒体病的目的。最新有文献报道利用使用线粒体靶向限制内切酶和 TALENs 技术在小鼠生殖细胞上进行线粒体 DNA的编辑，阻止了特定线粒体向子代的传递，同时在融合了人肌张力障碍(LHOND)、NARP综合征细胞系的小鼠卵母细胞中成功消除了上述突变的人线粒体 DNA。
该研究在原有线粒体上进行编辑，无需像线粒体置换技术那样需要第三个捐赠者的供体，避免了伦理上的争议。但由于该研究刚刚起步，在走向临床应用前仍有许多科学问题有待解决，技术有待进一步优化，以排除DNA切割酶是否有可能破坏邻近的重要基因，从而导致意外的不良后果。
引用：黄荷凤 院士 《实用人类辅助生殖技术》
