細胞修補斷裂的兩種方式
一旦 Cas9 造成雙鏈斷裂，細胞就必須把它封上——斷裂的染色體是危險的。它有兩套主要的修復策略，運行哪一套，決定了你得到哪種編輯。
第一種又快又草率：非同源末端連接。細胞乾脆抓起兩個斷端，把它們重新縫合起來。匆忙之中，接口處常會多出或少掉幾個字母——一處微小的插入或缺失。第二種則又慢又仔細：同源定向修復。此時細胞透過複製一段匹配的模板來重建斷裂區域——通常是姐妹染色體，但在編輯中，模板是我們提供的。
敲除：把基因關掉
假設你只想知道某個基因*有什麼用*。最簡單的實驗就是把它弄壞，看看會有什麼變化。這就是基因敲除，而那條草率的末端連接路線幾乎是順手就替你完成了。當細胞在切口處多加或少掉一兩個字母時，可能會讓閱讀框移位——也就是基因每三個字母一組的讀法被打亂。框移之後，即移碼突變，下游每一個密碼子都被打亂，通常會提前出現終止密碼子，於是合成不出有功能的蛋白。基因實際上被關掉了：這是一次功能喪失編輯。
由於依賴細胞的預設修復，敲除是最容易的一類編輯，也是最早成為常規操作的。你甚至不必控制具體插入或缺失了哪些字母——你只需要它把基因破壞掉即可。
敲入：寫入選定的序列
如果你想*放進某樣具體的東西*——修正一個致病字母，或插入一整個新基因——該怎麼辦？這就是基因敲入，它需要那條仔細的路線。除了 Cas9 和嚮導，你還要送進一段 DNA 模板：它攜帶你想要的序列，兩側分別接上與切口兩邊 DNA 相匹配的片段。細胞在用同源定向修復重建時，會照抄你的模板——於是你寫下的改動最終被縫進了基因組。
- Cas9＋嚮導在選定位點切斷染色體，造成雙鏈斷裂。
- 你同時提供一段模板：想要的序列，兩側帶有與切口兩邊相匹配的片段。
- 細胞把模板與斷端對齊，並在修復時照著它複製。
- 結果：你的精確序列如今已寫入基因組——一次精確的敲入。
敲入遠比敲除困難，恰恰是因為那條仔細的修復路線只佔少數——大多數切口反而走了末端連接。提高乾淨敲入的比例，本身就是一個充滿努力的研究領域。下一篇將介紹一種巧妙的繞路：那些根本不製造完整雙鏈斷裂的工具，因此也就不必押注於這場冒險的修復抽籤。