المدربتخزّن البكتيريا قطعًا من جينومات العاثيات التي أصابت أسلافها في مصفوفة من التكرارات (CRISPR)، وتستنسخها جزيئاتِ RNA دليلة قصيرة، وتستعملها لتوجيه نوكلياز إلى قطع أي DNA مطابق يدخل الخلية: أي منظومة مناعية تكيفية ذات ذاكرة وراثية. وفي Streptococcus pyogenes يكون النوكلياز بروتينًا واحدًا هو Cas9، يرتبط بجزيء RNA دليل وبجزيء RNA صغير ثانٍ، ويبحث في DNA عن نميطة مجاورة للفاصل الأولي من ثلاث قواعد (PAM، أي 5-NGG)، ويفك اللولب المجاور، فإذا ازدوجت القواعد العشرون المجاورة لموقع PAM مع الدليل، قطع الطاقين على بعد ثلاث قواعد من PAM. ولحم ينيك وشاربنتييه ودودنا وزملاؤهم (2012) جزيئي RNA في RNA دليل واحد وبيّنوا أن Cas9 مع دليل بأي تسلسل مختار يقطع DNA عند ذلك التسلسل في أنبوب اختبار؛ وفي غضون سنة تبيّن أن الزوج يعمل في خلايا الإنسان والفأر وسمك الزرد والنبات والخميرة. وتحرير الجينوم هو ما تفعله الخلية بالقطع: فوصل النهايات يترك إقحامًا أو حذفًا صغيرًا يعطّل المورّثة (أي حذف في خطوة واحدة، في أي كائن، في أسابيع)، وإعادة التركيب المتماثلة مع قالب مزوَّد تكتب فيه تسلسلًا مختارًا.
أمثلة
مثال 6.13 (شفاء)
فقر الدم المنجلي تغيرُ قاعدة واحدة في الغلوبين . والهيموغلوبين الجنيني، المصنوع من الغلوبين ، كان ليحل محله، لكن مورّثات تُطفأ بعد الولادة بالكابح BCL11A. وأول علاج معتمد بمنظومة CRISPR (2023) يأخذ خلايا الدم الجذعية من المريض نفسه، ويقطع المعزِّز الحمراوي في BCL11A بالبروتين Cas9 حتى يعطّله وصل النهايات في معظم الخلايا، ويعيد الخلايا بعد تفريغ نقي المريض: فتكون الكريات الحمر التي تصنعها غنية بالهيموغلوبين الجنيني، ولا تتمنجل، وتتوقف النوب. والتحرير جسدي — فالسلالة الجنسية لم تُمسّ والتغير لا يُورَّث — وهو يستعمل النتيجة “الخشنة”، أي التعطيل، حيث يكون التعطيل هو المطلوب.