如何通俗的理解基因編輯中的脫靶效應？它跟基因編輯的安全風險有著怎樣的聯繫？
看到張鋒在基因編輯峰會上談到降低基因編輯的脫靶效應就是提高了基因編輯的安全性，應該如何給普通人解釋這句話？
CRISPR-CAS在進化中不是為基因編輯而生的，而是一個敵我識別的免疫系統，它的切割不是那麼精確，只要不誤傷細菌自己的DNA就算完成任務了。
所以，在實用中，CRISPR-CAS有兩個問題，第一是它對靶點的結合不精確，它的識別序列不長，檢測也不像真正的人類複製轉錄翻譯酶系那麼精確，可能會跑到本來不想要它結合的序列上面去。中國科學家編輯人類胚胎的嘗試就發現了很多非特異性切割，造成了一大堆亂七八糟的突變。
第二是它對識別序列的操作並不精確。因為CRISPR-CAS不是哺乳動物酶系，跟人類DNA修復系統缺乏配合，所以操作以後留下的序列是非常隨機的，根本無法預測會切割在哪裡。根據我們實驗室的測序結果來看，CRISPR-CAS處理後靶序列的缺失位置變化非常大，從21bp的巨大缺失，到根本無變化的都有，實際編輯位點左右偏移可以達到20bp，有的造成frame shift，有的只缺失1個或幾個氨基酸，有的是一個或數個點突變，有的根本沒變化。而因為人類基因有兩個拷貝，這兩個等位基因不是同時被切割的，有可能只切割一個，另一個還是原樣，也有可能兩個都切割了，但位點和產生的序列還各自不同。
第三是對切割位點進行精確編輯非常困難。前面已經說了CRISPR-CAS的切割位點十分混亂，而且編輯是依靠引入一段外源DNA同源修復，但它跟人類DNA修復系統缺乏配合，所以外源DNA能參與修復的可能性很小，位置很不明確，而且修復結果也差強人意。
有了這些問題，用於做實驗、製造細胞系和轉基因小鼠的話可以做十幾個群落篩選，但用於醫療還是距離太遠了
這是一個例子，來源WY Hwang et al. Heritable and Precise Zebrafish Genome Editing Using a CRISPR-Cas System. PloS one, 2013
謝邀，十一月十八號的science張鋒改造了crispr系統降低了其脫靶性。回歸題目本身，脫靶效應是很廣泛的效應，對於基因編輯而言，就是剪錯了地方。。。我之前答過一個好像解釋了
既然要通俗……好吧那我就粗俗一點……當然粗俗在很大程度是要犧牲準確性的……
是這樣，你（Cas9）拿著陌陌上勾搭了半天的女神的照片（女神就是要修改的target DNA，你拿的照片就是你的guide RNA），去她家裡約她出來啪啪啪（給女神轉基因哦不，進行基因編輯）。結果一進女神家門，哇塞，琳琅滿目朗朗乾坤，姐妹有七八個（有一定相似性的序列），你一個外人眼裡她們長的好像都差不多（Cas9在自然界中並非為基因編輯所生，所以對於相似的DNA序列，其實有點『臉盲』）。你有很大可能性還是通過照片正確識別出了女神，帶走啪啪啪——恭喜，這是精確的基因編輯。但也有一定的可能性，由於臉盲，你沒找到女神鎩羽而歸，沒有啪啪啪；也有可能你索性隨便拽走了一個（或者好幾個，大霧；好幾個里可能包括女神也可能不包括）女神的姐妹，完成了啪啪啪——基因編輯沒有發生或發生在了預期以外的序列上，噢漏，這就是脫靶了。 #女神抱怨道，能看準了你的靶再射么#
#例子是CRISPR但顯然TALEN ZFN RNAi CRISPRi lambda-Red什麼的都適用#
#唉，簡直是給基因編輯一派胡言潑髒水……#謝邀 @芝士喵 。我來嘗試通俗一下。
首先要知道:1.構成生命體的基本單位是細胞。2.蛋白質或者某些RNA分子是細胞內的基本功能單位。3.這些基本功能單位的信息被儲存在DNA上，我們把儲存蛋白質信息的DNA片段叫基因。4.DNA（基因）儲存信息的方式為鹼基的排列與組合。所以，只要通過某種方式改變DNA上鹼基的排列組合，就可以增加，減少，或改變基本功能單位的性狀。這些改變可以影響細胞的狀態從而影響生命體的狀態。
這就是廣義上的基因編輯。
那麼，什麼是脫靶效應呢？
1. 目前的基因編輯工具通過識別DNA鹼基排列來識別基因。然後才能改變它。2. 目前的基因編輯工具識別微小的鹼基排列不同是有困難的。
3. 由於很多基本功能單位會在一定範圍內有功能相似性，所以他們的基因在鹼基排列組合方式上也有相似性。4.DNA其他位置鹼基排列可能和我們的目的基因有隨機相似性。當我們想改變某一基因的鹼基排列從而改變何其對應的蛋白質時，基於上述四點原因，基因編輯工具在識別我們想改變的基因時，可能會將其他基因或DNA區域誤認，從而也改變其所誤認的DNA鹼基排列。這種誤認可能改變非預期的基本功能單位。從而造成非預期的細胞和生命體狀態改變。
這就是脫靶效應。
降低基因編輯的脫靶效應就是降低基因編輯工具的誤認，從而降低非預期的細胞和生命體狀態改變。當然也就更安全了。謝邀 @芝士喵
嗯脫靶這個事看大家已經說了很多生動活潑的例子，不妨由我再多加一個。
為了編輯「生命天書」DNA，我們就必須要找到需要編輯的那個位置。CRIPSR用一段序列做嚮導，尋找這個位置的方法，很類似這樣的情形：
===========================================小A想讀紅樓夢裡茗煙做羞羞的事那一段，可是不記得回目了。不過他記得「也干那警幻所訓之事」一句，所以用搜索引擎一搜，就得到了結果
可是如果他只記得」警幻所訓之事「呢？
=========================================
很遺憾，由於CRIPSR機理本身的限制，它在搜索」生命天書「的時候，因為其中相似的地方比較多，所以會經常處於一種信息不足的狀態，最終就會導致定位的錯誤，即脫靶現象。可以這樣講，CRISPR，以及任何以短特徵序列識別為基礎的基因編輯技術，只有能解決脫靶問題，才能談進入臨床的可能，這也是我一直不看好CRIPSR在臨床上應用的原因。
匿名用戶那個炸彈的比喻很恰當，這東西本身就是個炸彈，定點爆破，炸掉我們本來要炸的東西是好事，可是一旦它被帶到不該去的地方，在DNA其它的地方炸出了大窟窿，麻煩就大了。
今年諾貝爾化學獎就頒給了DNA損傷修復，可能大家在後面的幾輪科普中也都知道了，DNA損傷導致嚴重的健康問題，細胞壞死，癌變，等等。你往那兒放個大炸彈，不停的炸——脫靶的CRISPR-Cas9導致的可都是DNA斷裂這種極嚴重的損傷，不出問題就怪了。
所以不管是直接對胚胎進行改造，還是現在看起來與實現最近的與CAR-T相結合——張鋒都技術入股Juno了，到時候老問題沒解決，新問題又來了一堆，看你怎麼搞。謝邀。對特異性的位點進行編輯是生物學研究的一個重要的手段，對基因進行編輯的話，是通過對特異位點進行切割的，基因么特異的無非就是鹼基的序列，這樣子如果想對基因進行特異性的操作話就利用對特異性鹼基的識別，Crispr 技術無非就是利用一段特異性的鹼基序列來識別靶基因，但是因為是一段序列去識別，很容易出現在一兩個鹼基錯配的情況下也可以進行切割，這樣會對其他基因進行操作，這就是基因編輯的脫靶效應。關於這個脫靶效應的問題，即使是在科學家的眼裡不同的實驗室之中，認可的程度並不一樣，很多人因為脫靶的問題，極力反對Crispr的應用，但是據我們實驗室的理解，其實脫靶效應是可以避免的，對科研的影響並不會太大（牽扯到一些技術上的問題，不方便透露，不要問我怎麼防止脫靶）。基因編輯最終的目的是要應用在臨床上對疾病進行治療的，但是基因編輯目前的方法存在著拖靶的問題，科研上是可以採取 方法避免影響，但是在人身上的話就不可以了， 會有很大風險，所以目前 大家瘋狂的在改進Crispr.關於對人進行改造，不會有人如此的瘋狂的，按照現在的思路的話，大家只會利用ips去進行編輯，去進行治療，這樣可以避免一些倫理上的問題。
感謝 @芝士喵 的邀請。我盡量詳細地回答這個問題。
如何通俗的理解基因編輯中的脫靶效應？它跟基因編輯的安全風險有著怎樣的聯繫？修改
看到張鋒在基因編輯峰會上談到降低基因編輯的脫靶效應就是提高了基因編輯的安全性，應該如何給普通人解釋這句話？
首先，這裡的脫靶是怎麼一回事？
一般說來，在基因組層面，我們希望基因組中特定的一段序列消失，或是加入另外的序列。這種技術我們稱之為基因打靶。那麼脫靶就是指在操作時，在其它的非目的性的位置出現序列的缺失。這顯然就是一個特異性的識別問題。 張鋒發展出來的Crisp-cas9技術進行基因打靶很簡單。如果我們要把基因組中的一段序列給消失掉，首先是利用一個可以識別這段序列的sgRNA（識別長度有20nt） 找到這個位置，然後sgRNA會和這段位置結合。這種RNA，DNA結合會被Cas9識別，然後進行剪切。一旦DNA發生斷裂，自身的修復系統會進行修復。而結果就是被識別的片斷在修復過程中消失了。（因為修復一般會在DNA斷點上下游20bp起開始） 一般來講，20nt的長度識別會保證比較好的特異性，但是也不排除有時候sgRNA會識別到其它的位置上，這時會導致這段序列被消失，而這就是脫靶出現了。因此，通俗地講，脫靶就是打靶失敗，出現非特異性的打靶。
而安全性的考慮用常識也就想到了。非生物專業
按自己的理解說一下轉基因因為要編輯的DNA又小又長所以有精度問題
具體的編輯方法類似於一篇非常長的txt小說無法通過Notepad++之類直接打開這個文檔拖到想改的段落進行編輯假設每個段落本身表意類似於一個基因性狀那麼當我們需要添加或刪減一些性狀我們就只能用一些比如replace(rgExp, replaceText)這樣的函數進行文本替換或者正則表達式之類把某段東西替換成別的什麼而且這種操作通常是對全文生效的那麼顯然就會存在雖然把想改的段落改對了
但是某些地方改出一段無意義內容或者髒話的可能肯定是正則表達式寫得越講究越可能針對性的把想改的內容改正確並且不影響其他內容
越粗獷越可能改錯咯好像也不算是給普通人的解釋而是給猴子的_(:з」∠)_脫靶效應就是希望作用在A位點但是實際上跑到了別的地方，而這些別的地方還不輕易知道在哪？crispr最初的鑒定是在細菌對於病毒的後天免疫中發現的，通過密碼子的優化在其他高等動物中作用。一般來說，原核生物的基因組比較小，以E.coli為例，只有1M左右，原始的crispr system 足以保證在宿主細胞細胞中的特異性。而人類的基因組有6g之巨，原本的特異性就顯得力不從心。從分子水平上講，在grna cas9 DNA形成三元複合體的時候，rna/dna分子雜交突破13bp就可以驅動反應自發進行，從而是特異性進一步降低。脫靶效應最大的影響
1位點的相對不確定性，不容易控制。
2潛在的致癌性。十多年前的基因治療多半就是栽在腫瘤發生中。謝謝邀請。脫靶的原理很多知友都講到了，也挺對。我就回答為什麼張峰會這麼強調降低脫靶。
目前來說cas9技術最大的問題就是脫靶。在切割效率方面有更好的方法，在活體導入方面有更小的酶。但是脫靶問題是阻止cas9進入活體治療的最大障礙。aav搭載cas9切除pkc 西塔降低小鼠體內膽固醇的文章今年發在cell。但解決不了脫靶，就不能用類似的方法做到人身上。
有些lab主攻細胞。覺得用多條grna或者挑單克隆可以避免脫靶的負面影響。
有些lab做動物，覺得同源重組可以修復脫靶導入基因突變。現在才看到邀請，抱歉。其實我不是做這塊的。
好吧，通俗會漏掉很多細節，我決定犧牲所有細節。大家都知道人的遺傳信息是DNA，如果DNA不正常了，可能人也會不正常。舉個例子，我們以前生物都學過鐮刀型細胞貧血症，鐮刀型細胞貧血症是由於DNA鏈上一個脫氧核糖核苷酸發生了改變，導致了產生的血紅蛋白中有一個位置的氨基酸由谷氨酸變成了纈氨酸，最終的結果就是血液裡面紅細胞形狀跟正常的不一樣，血細胞攜氧能力下降，簡單地說得了這個病，終生都需要輸血，病人很痛苦。
那剛好現在出來了一個技術，叫基因編輯，簡單說就是通過一個酶和一段引導序列，在DNA鏈上找出不正常的位點，通過剪切和同源重組來改變這個位點。回到剛才的例子，就是可以通過這個技術，把突變了的核苷酸又變回來，通過這樣的方式就可以從根本上治療這個疾病（當然這只是基因編輯很小的一個應用）。那脫靶效應，說的是定位的問題，編輯一個基因，需要引導序列把要編輯的位置找出來，如果找錯了，就是脫靶。脫靶的問題可大可小，嚴重的會影響其他重要基因的功能，輕微的可能會定位到沒有基因的DNA位置上，可能對人沒有什麼影響。除了倫理問題，脫靶效應引起的安全性問題是影響基因編輯技術應用的最重要原因，如果能把脫靶效應降低，甚至消除，就是相當於提高了這個技術的安全性。好吧，犧牲了所有細節，還啰啰嗦嗦的。謝邀。我認為沒法給（足夠普通的）人解釋明白這個問題。
這裡講的脫靶效應，肯定是說基於crispr系統的基因敲除，因為小RNA目標允許一些錯配，所以可以作用到別的玩意上面。那些東西不是你的目標，就會產生非預定的效果。然而：- 轉基因的主要威脅壓根不是這個。首要問題是環境影響，然後是導入新物質的安全性。這種「非確定目標」造成的威脅，傳統育種要高無窮多倍，然而沒聽說過什麼卵問題。
- 正常人弄不明白你講的這些東西的原理（小RNA誘導的基因沉默），很難產生正確理解。
我認為這種說法是一個噱頭，用來迎合當前時尚，以便推銷自己的科研成果。實際上它的主要意義應當在於提高了育種效率。
這個小視頻的前半段應該算很通俗地解釋了CRISPR-Cas9基因編輯為什麼脫靶，以及脫靶是什麼。
關於風險，如果真的脫靶，且剛好去了一些重要的區段，那麼細胞死亡，癌變，功能異常等等情況就都有可能發生了。
但是從過去的一些經驗，我們會發現，似乎脫靶造成嚴重影響的情況並沒有咱們以為的那麼多。
大家應該都聽說過轉基因，純粹就是利用同源重組，利用病毒、質粒這些將一段序列帶進細胞，然後進行隨機插入，最後發現插哪裡的都有。但是這些經過轉基因的生物，依然至少是表面健康地活下來了。
而利用crispr，TALEN等等這些基因編輯工具來進行基因編輯，至少說比之前的轉基因更有靶向性，也精確得多。並且經過了科學家們的各種升級改造，其脫靶率可以大大降低。比如今年Jennier的三篇相關文章，以及DAVID Liu的單鹼基編輯這些改進甚至替代方法。
（這個是jennifer今年對CRISPR-Cas9系統的改進）
（這個是David Liu的單鹼基編輯技術）
另外，現在也已經有一系列基因脫靶檢測方法的出現。比如下面這個視頻里講的：
這樣子，通過脫靶檢測加上基因編輯工具精確性的提升，未來脫靶這種事情，將只會是質控裡面需要考慮的一個問題。
相信總會有一天，通過嚴格的質控和基因編輯方法的改進，基於基因組編輯的疾病治療以及物種改良都將可以安全進行。
以下內容完全說人話，不涉及專業詞語:美國人tom要到中國銀川找基友張三，由於tom不懂漢語，所以張三給他發了一句話「我要去銀川」，讓他到了北京後按這樣發音給火車站售票員說。結果tom讀錯了，售票員給他買了張去韓國仁川的票~(≧▽≦)/~——tom去銀川找張三，其實就是基因編輯。指引他去銀川的那句話是用來識別的序列。結果tom稀里糊塗的跑到了仁川，這叫脫靶。——那麼為什麼說降低脫靶可以提高安全性呢？——其實tom是金正日的私生子，二胖不希望因為tom導致朝鮮內亂，於是在tom出生時候就在他體內埋了炸彈，只要他踏上朝鮮半島就會boom的一下，把方圓幾百里炸成灰(不要在意這些黑科技(?????)っ)。可純真的tom並不知情，於是他來到了仁川，然後。。。。。。boooooooom！如果生物的基因亂拼接，對人體的傷害比這個炸彈對地球的傷害大的多，而且所有基因都可能帶著這樣一顆炸彈。那麼讓他們準確來到目的地(不脫靶)絕對是對地球安全負責的偉大行為有木有？當然我們還有更簡單的辦法:不讓他們亂跑不就行了(我真機智哈)(^o^)/YES！尼瑪不讓他們亂跑，我們這些玩基因的吃什麼o(╯□╰)o(答主已被實驗室同仁群毆致死)
通俗的講：
最近幾年（其實不僅僅是最近幾年，但是普通人嘛，大概也就記得這麼幾年）一幫分子生物學家搞了個大新聞，叫CRISPR。總的來講呢，就是這幫比誰都快的分子生物學家找出來了一個新的酶，比華萊士——不對，比傳統的什麼鋅指核糖核酸酶啊高明到不知道哪裡去了。用這玩意，分子生物學家拿著基因組可以想剪哪裡剪哪裡，爸爸媽媽再也不用擔心我的文獻了。然而吧，人總有手抖的時候。CRISPR這個技術的定點剪切依賴於我們從敵軍中找出來的特務（嚮導RNA）來給我們帶路。既然是帶路就有帶錯的時候，尤其是當敵軍內部環境比較複雜，咱們也沒法找一個熟悉一切情況的特務。萬一帶錯路了呢，就會一不小心剪掉我們不想剪掉的良民。I`m angry！
而這一切其實和普通人都沒有什麼關係。所以普通人其實並不怎麼關心這玩意。他們只關心這玩意會不會被他們吃掉。放心，不會的。目前好像還沒有用這種技術開發的新轉基因農產品，除非他們閑的蛋疼衝進某個生物實驗室放趴下所有搬磚工然後從超低溫冰箱裡頭把這一套試劑盒翻出來然後吃掉，不然他們沒有任何機會接觸這玩意。謝邀，對於基因編輯，從rnai，talen到crispr精度都在不斷提升，通過對靶標序列設計進行精確切割！基因脫靶的可能性是在不斷降低的！但是無論哪種技術都存在一個問題，編輯載體如何進入細胞，如何進行自身複製，執行編輯功能？以植物為例，三個技術都需要雙元載體的介導，通過λDNA區段插入植物核酸，在植物細胞核酸複製的同時增值，然後利用植物系統執行功能！那麼問題就在於λDNA的插入都是隨機的，插入位點可能是其他重要的位點，突變其他基因！所以基因編輯技術問題就在於此！轉基因技術無法突破的瓶頸！除非用病毒進行擴增編輯！
基因編輯技術，好比在一篇文章中修改文字。在諸多的文字里，選擇性的刪除或是添加文字，關鍵是要位置得當。比如說：我愛他寫的小說，修改為：我不愛他寫的小說。編輯的目的是在我字的後面添加一個不字，這是編輯的正解，如果編輯脫靶了，那麼這個不字就沒有按照預期加在我的後面，而是到了別的部位，則有可能：我愛他不寫的小說，等等，因此，不僅僅沒有達到預想結果，還會破壞正常的基因功能，起不到基因編輯的應有作用。。。
推薦閱讀：
※從事腫瘤研究的PhD在腫瘤被人類徹底治癒後怎麼辦？
※為什麼 DNA 複製的引物不是 DNA？
※DNA複製時核小體上的結構會不會干擾，或者說是如何被去掉的？
※如何評價人類第一次拍攝到DNA複製過程？