從第一次被作為實(shí)驗(yàn)材料，到第一只基因編輯小鼠的出現(xiàn)，小鼠在遺傳學(xué)研究中已經(jīng)有百余年的歷史。作為十分重要的模式生物之一，基因編輯小鼠不僅為現(xiàn)代生命科學(xué)基礎(chǔ)研究做出了一系列重要貢獻(xiàn)，更是在人類認(rèn)識(shí)自身，戰(zhàn)勝疾病的進(jìn)程中功不可沒。

伴隨著基因編輯技術(shù)的不斷發(fā)展，基因組編輯的工具也逐步更新?lián)Q代。特別是CRISPR/Cas9編輯技術(shù)的出現(xiàn)，使得基因修飾小鼠的制備難度進(jìn)一步降低，周期大大縮短。采用傳統(tǒng)ES細(xì)胞打靶的方式，我們要花費(fèi)近一年的時(shí)間才能拿到基因編輯小鼠，然而現(xiàn)在，最快我們半年就能拿到小鼠。而這一切，都是得益于無(wú)數(shù)諾獎(jiǎng)工作者抽絲剝繭的辛勤付出。

接下來(lái)，我們就一起來(lái)回顧，到底是多少諾獎(jiǎng)工作的鋪墊，才使得構(gòu)建基因編輯小鼠不再是水中月，鏡中花。

Werner Arber發(fā)現(xiàn)噬菌體感染大腸桿菌有其限制性，即噬菌體可以感染某個(gè)菌株，但不能感染另一個(gè)菌株，原來(lái)噬菌體中含有特定的限制性核酸內(nèi)切酶，只能剪切特定菌種的基因組序列。限制性核酸內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)，為遺傳工程的產(chǎn)生拉開了序幕。通過(guò)限制性內(nèi)切酶，人類可以剪切感興趣的基因靶點(diǎn)，插入需要的基因序列。Werner Arber等在1978年獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。

1980年，共同分享諾貝爾獎(jiǎng)的還有Walter Gilbert，F(xiàn)rederick Sanger，他們的主要工作是建立了DNA測(cè)序方法。DNA核苷酸序列從此清楚地展現(xiàn)在人類面前，隨后小鼠的遺傳信息得到全面的研究，成為人類基因組計(jì)劃的范本，小鼠也成為了研究人類疾病相關(guān)基因以及人類疾病模型的模式動(dòng)物。

1970年，David Baltimore和Howard Martin Temin發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄酶， 證明遺傳信息不僅由DNA到RNA，也可由RNA到DNA，這是中心法則的又一補(bǔ)充。通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄酶，人類可以獲得只含有編碼蛋白的DNA序列，進(jìn)而降低了轉(zhuǎn)基因過(guò)程中基因長(zhǎng)度的限制。1975年，兩位科學(xué)獎(jiǎng)共享了當(dāng)年的諾貝爾獎(jiǎng)。

1993年，Kary B. Mullis 因其發(fā)明了PCR技術(shù)，獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。DNA重組技術(shù)、限制性內(nèi)切酶和逆轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn)使得基因表達(dá)載體的構(gòu)建成為了現(xiàn)實(shí)，而PCR技術(shù)則使得靶向序列的克隆和擴(kuò)增變得輕而易舉。

Andrew Z. Fire和Craig C. Mello發(fā)現(xiàn)植物、動(dòng)物、人類都存在RNA干擾現(xiàn)象，這對(duì)于基因表達(dá)調(diào)控、參與對(duì)病毒感染的防護(hù)、 控制活躍基因具有重要意義。RNA干擾作為一種強(qiáng)大的“基因沉默”技術(shù)而出現(xiàn)，對(duì)于研究基因功能起到了重要作用。2006年，兩位科學(xué)家共享了諾貝爾獎(jiǎng)。

Mario R. Capecchi, Sir Martin J. Evans 和 Oliver Smithies在1987年根據(jù)同源重組的原理，首次實(shí)現(xiàn)了ES的外源基因的定點(diǎn)整合（胚胎干細(xì)胞：Embryonic stem cell，簡(jiǎn)稱ES），這一技術(shù)稱為"基因打靶"或"基因敲除"，這項(xiàng)開創(chuàng)性工作使人們可以在哺乳動(dòng)物的生殖細(xì)胞中進(jìn)行特定的基因改造，并繁殖出成功表達(dá)這種基因的后代，為研究某些特定基因在發(fā)育、生理以及病理等方面的作用提供了平臺(tái)。這一技術(shù)避免了隨機(jī)轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)入位點(diǎn)、拷貝數(shù)未知的弊端，進(jìn)一步優(yōu)化了基因改造動(dòng)物的篩選和繁育。2007年，三位科學(xué)家共享了當(dāng)年的諾貝爾獎(jiǎng)。

CRISPR/Cas9是最新出現(xiàn)的一種由RNA指導(dǎo)的Cas9核酸酶對(duì)靶向基因進(jìn)行編輯的技術(shù)。2013年1月份，美國(guó)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室在《Science》雜志發(fā)表了基于CRISPR/Cas9技術(shù)在細(xì)胞系中進(jìn)行基因敲除的新方法，該技術(shù)與以往的技術(shù)不同，是利用靶點(diǎn)特異性的 RNA 將 Cas9 核酸酶帶到基因組上的具體靶點(diǎn)，從而對(duì)特定基因位點(diǎn)進(jìn)行切割導(dǎo)致突變。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)生命科學(xué)產(chǎn)生了革命性的影響，可以高效、快捷、簡(jiǎn)便、成本便宜得進(jìn)行基因功能的研究、基因修飾動(dòng)物的構(gòu)建和疾病的治療。因此Emmanuelle Charpentier和Jennifer Doudna獲得了2020年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。