可程式化基因組編輯（programmable genome editing）

在生物學的大部分歷史裡，在某個選定位置精確改動生物體的DNA幾乎是不可能的。你可以用化學藥劑或輻射隨機使基因組突變，再從成千上萬的存活者裡苦苦尋找那個恰好改在你想要之處的稀有個體——既慢又盲目，且笨拙。可程式化基因組編輯是現代的替代方案：一種走到三十億字母基因組中某個具體地址、有意改寫那裡文字的辦法。「可程式化」是關鍵：你告訴工具要去找哪段序列，它就去那裡。

幾乎每一種編輯工具都分兩步工作。第一步，一個標靶模組辨識選定的DNA序列，一個切割模組——一把核酸酶，分子剪刀——製造一個雙鏈斷裂，在那個精確位置把雙螺旋的兩條鏈都剪斷。第二步，也是關鍵的一步，細胞自身的修復機器趕來縫合斷裂，而編輯其實是由這次修復完成的。如果修復只是把斷端草率黏回去，往往會留下使基因失效的小段插入或缺失（剔除）；如果你同時提供一段供體DNA模板，細胞就能照它複製，裝入一個精確而預定的改變。編輯器負責斷，細胞負責補，而你負責引導它怎麼補。

這是現代分子生物學最具影響力的思想之一。工具的演進——從鋅指核酸酶到TALEN再到CRISPR-Cas9——讓標靶越來越易於重新程式化，而CRISPR又使之如此廉價快捷，以至普通實驗室如今幾乎能編輯任何基因。更新的方法（鹼基編輯與先導編輯）甚至能在沒有乾淨雙鏈斷裂的情況下改動字母。但誠實很重要：編輯雖強大，卻尚不完美——脫靶切割、不完整的編輯、嵌合體結果，以及編輯卵子、精子或胚胎的嚴重倫理問題，全都真實而懸而未決。