縱觀基因編輯技術(shù)市場，其現(xiàn)狀與八十年代索尼公司出產(chǎn)的Betamax錄像機和JVC公司的VHS錄像機之間的磁帶格式戰(zhàn)爭非常相似。在當時雖然大多數(shù)專家都認為Betamax錄像機更功能豐富、性能更好且更耐用，但是從另一方面來看，VHS錄像機的價格更偏宜，并且適用于長時間觀影，因此在這場戰(zhàn)役中最終的贏家是JV公司的VHS錄像機。醫(yī)療市場分析公司Kalorama對基因編輯技術(shù)和公司進行梳理，動脈網(wǎng)（微信：vcbeat）為你做了編譯和整理。

基因編輯技術(shù)目前正在面臨索尼和JVC公司式的困境。在基因編輯領(lǐng)域，很多年前就已經(jīng)出現(xiàn)了包括基于鋅指核酸內(nèi)切酶和TAL效應(yīng)因子在內(nèi)的精準有效的基因編輯技術(shù)。但是在操作簡單、成本較低的CRISPR技術(shù)的出現(xiàn)以后，才真正的驅(qū)動基因編輯技術(shù)市場的發(fā)展，或者說是因CRISPR技術(shù)的出現(xiàn)才真正的建立了基因編輯技術(shù)市場。

基因組編輯是通過在基因組中特定的靶點引入功能蛋白來修飾特定生物DNA的過程?！熬庉嫛边@個詞其實并不夠完全，它確實概括了整個過程，但是可能錯過了一些重要的步驟。比如一旦功能蛋白被引入基因組，它就成為了自身編輯的有機體，同時還可以刺激引發(fā)細胞的修復(fù)機制，使得基因失活或是在基因組的特定靶點引入新的目的基因。

基因編輯技術(shù)在許多領(lǐng)域中具有許多商業(yè)應(yīng)用價值，例如人類健康療法、植物新品種、動物新品種、用于科學研究的動物模型、新的化合物以及能量來源的開發(fā)。目前已經(jīng)處于開發(fā)階段的各種基于基因編輯的項目實例包括：HIV / AIDS治療、抗除草劑的蕓苔植物的開發(fā)、急性淋巴細胞白血病的治療、基因工程化大豆的開發(fā)，甚至還有基于基因編輯的巴馬豬和嚙齒動物模型。

目前，很多公司都表現(xiàn)出了對于基因編輯技術(shù)市場的興趣。MilliporeSigma、Thermo Fisher Scientific、Dharmacon、GeneCopoeia、GenScript、Horizon Discovery Group、OriGene、Transposagen、ToolGen是基因編輯技術(shù)市場的主要參與者。

基因編輯市場逐年遞增(工具、試劑、服務(wù)、供應(yīng))  單位：金額/百萬美元 2014 – 2016. 

醫(yī)療市場分析公司Kalorama信息預(yù)估，在基因編輯技術(shù)市場中基因編輯工具、試劑、服務(wù)、模型和其他與該技術(shù)相關(guān)的用品占有了約6.08億美元的市場份額，相比2014年時的2.33億美元有所增長，并且隨著新應(yīng)用的開發(fā)和新項目的增加，預(yù)計在未來五年將會實現(xiàn)快速增長。

使用基因編輯技術(shù)的治療學和農(nóng)業(yè)應(yīng)用的不斷發(fā)展，以及公共和私人在基因編輯領(lǐng)域投資的增加也將驅(qū)動該市場的不斷向前。目前，大量公共和私人投資者都對使用基因編輯技術(shù)發(fā)展人類健康療法領(lǐng)域表現(xiàn)出了很大的興趣。

Bayer，Biogen，Juno Therapeutics，Novartis，Pfizer和Regeneron Pharmaceuticals等公司通過與小公司的各種投資和合作，參與使用基因編輯技術(shù)開發(fā)治療藥物。除了人類治療的發(fā)展之外，基因編輯技術(shù)在許多其它領(lǐng)域中具有商業(yè)應(yīng)用，其中許多領(lǐng)域剛剛開始被探索。

事實上，我們已經(jīng)掌握了多種基因編輯技術(shù)。第一個引入的是鋅指核酸酶技術(shù)，或稱ZFN。它的靶向效率為其贏得“分子剪刀”了的稱號。它已經(jīng)成為一項完善的技術(shù)，已經(jīng)在從人類到其他多個生物模型得到了應(yīng)用，如果蠅、擬南芥、斑馬魚、小鼠、大鼠，是一項經(jīng)過驗證的得到公認的技術(shù)。

鋅指核酸酶技術(shù)具有很高的特異性的，因此不會引起免疫應(yīng)答，但是這種高度的特異性將會產(chǎn)生消極的影響，即基因工程化鋅指DNA結(jié)合蛋白成為了一個難題，部分也是由于蛋白質(zhì)本身體積龐大的性質(zhì)及其環(huán)境依賴性結(jié)合的屬性。除此之外，它們還易于脫靶，導致可以細胞被殺死或發(fā)生計劃外的突變。

TALEN作為第二代基因組編輯核酸酶被引入，與其它技術(shù)相比，其能更大程度上的地避免功能蛋白脫靶。與鋅指核酸酶相比，TALEN使用起來更簡單、構(gòu)建更迅速，并且價格更低廉。TALEN不像ZFN那樣容易受周圍連接環(huán)境綁定的影響，因此與ZFN相比，其設(shè)計和工程沒有ZFN復(fù)雜。與此同時，由于它們具有與DNA靶位點結(jié)合的高度特異性，因此比其它工具酶，TALEN產(chǎn)生的脫靶效應(yīng)非常微弱。但是裝配TALEN編碼質(zhì)粒卻是一個冗長的、高強度工作的過程。

CRISPR-Cas9技術(shù)是在對細菌的免疫系統(tǒng)進行研究時研究開發(fā)出來的。在細菌的免疫系統(tǒng)中，其防御機制可使用DNA片段來對抗病毒等外來物質(zhì)?？茖W家們認為，如果細菌的自身環(huán)境足夠好，那為什么不開發(fā)一種技術(shù)以同樣的方式來對外來物質(zhì)進行干預(yù)？ 

CRISPR序列由眾多短而保守的重復(fù)序列（重復(fù)區(qū)repeats）和間隔區(qū)（spacer）組成。間隔區(qū)是一些可變序列，其與先前入侵細菌基因組外的外源遺傳物質(zhì)的序列相對應(yīng)。這些間隔序列儲存在細菌基因組內(nèi)，被看作是通過再感染來觸發(fā)降解入侵病毒DNA的記憶機制。距離該理論被提出已經(jīng)過去了幾十年，但是直到2012年，用于這項技術(shù)的工具才上市。

在CRISPR技術(shù)中，首先CRISPR序列轉(zhuǎn)錄為單個RNA，然后被加工成較短的CRISPR RNA（crRNA），其具有引導Cas酶的活性以降解靶向核酸的作用。 每個“向?qū)NA”都可識別其自身靶序列并引導Cas9酶對DNA鏈進行切割，從而刺激細胞的NHEJ或HDR修復(fù)機制。

CRISPR-Cas9技術(shù)的工具使用起來非常簡單，同時其設(shè)計和構(gòu)建速度最快，成本也最低。由于不涉及蛋白質(zhì)工程，所以構(gòu)建CRISPR-Cas9技術(shù)的工具只需要幾天時間就可完成，成本可以控制在幾百美元的范圍內(nèi)。因此，開發(fā)大量短向?qū)NA相對容易，其在高通量應(yīng)用如功能基因組學研究中也具有廣泛的應(yīng)用。 

CRISPR-Cas9工具只需通過對向?qū)NA序列進行簡單的修飾，就能輕松重定向到基因組中的幾乎任何位置。同時，由于其擁有多重的基因編輯能力，與傳統(tǒng)育種技術(shù)相比較，也可以讓用于復(fù)雜疾病研究的動物模型的更快速、成本更低廉的工程化。

但是CRISPR-Cas9技術(shù)也有一些限制，包括被看作ZFN限制的功能蛋白脫靶。與ZFN和TALEN復(fù)雜的二聚體結(jié)構(gòu)相反，CRISPR-Cas9系統(tǒng)擁有更簡單的單體結(jié)構(gòu)，可通過堿基配對結(jié)合同源位點，因此在結(jié)合和切割期望的DNA位點方面特異性較低。而且對于CRISPR-Cas9技術(shù)來說，脫靶突變驗證難度增加，并且需要對具有相似同源性的所有位點的突變都進行廣泛的全基因組掃描，這將是很大的工作量。

科學家們已經(jīng)研究出了各種可增加特異性和消除脫靶效應(yīng)的策略，包括利用不同細菌來源的酶、重組Cas9酶，以及對向?qū)NA中識別序列的長度和二級結(jié)構(gòu)的做出一定的改變。最近，在2015年9月，科學家在弗朗西斯細菌中發(fā)現(xiàn)了非Cas9 CRISPR系統(tǒng)即CRISPR-Cpf1，其在解決這一領(lǐng)域的問題上擁有其獨特的優(yōu)勢。

ZFN、TAFEN、CRISPER-Cas9三種技術(shù)比較

盡管與其他基因編輯技術(shù)工具的優(yōu)勢相比，由于CRISPR-Cas9技術(shù)較新，因此其治療學方面的發(fā)展明顯落后于其他基因編輯技術(shù)。并且目前還不清楚CRISPR技術(shù)在未來是否能被證明適用于人類健康治療。就目前看來，其易產(chǎn)生脫靶效應(yīng)仍是一項重大的挑戰(zhàn)，如果克服了這一難題，那么CRISPR技術(shù)用于人類治療的安全性就能得到很大的提高。由此我們可以知道，在保持CRISPR技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，努力突破其限制壁壘將是未來幾年基因編輯技術(shù)發(fā)展的大趨勢。