下一級的CRISPR基因編輯技術不再需要病毒幫助

　　事實證明，改性病毒是將CRISPR/Cas9基因編輯材料送入細胞核的便捷方式--但它們價格昂貴，難以擴展，而且有潛在毒性。現在，研究人員已經發現了一種非病毒方法，可以更好地完成這項工作。

　　大多數人都聽說過CRISPR/Cas9，這種基因編輯技術已經徹底改變了生物醫學研究。現在，研究人員在發現了一種使用該技術的新方法后，為基因編輯工具箱增加了另一種工具，該技術提高了其編輯效率，并提供了一種修復DNA的新方法。

　　CRISPR/Cas9技術改編自一個自然發生的基因組編輯系統，細菌將其作為一種免疫防御。當細菌被病毒感染時，它們會"切斷"病毒的一小塊DNA，并以一種被稱為CRISPR陣列的特殊排列方式將其插入自己的DNA。這意味著該病毒以后可以被識別出來，如果它再次侵入細菌，就可以被鎖定進行破壞。

　　人類的基因編輯依賴于Cas9酶，它在CRISPR的指導下"剪掉"DNA的一個片段。被切除的部分可以用類似的（同源的）但經過改進的DNA模板代替，這個過程稱為同源定向修復，啟動了細胞的自然DNA修復機制。病毒--經過修改，所以它們不會導致疾病--通常被用來將模板DNA送到細胞核，因為它們能有效地進入細胞。

　　現在，來自加州大學圣巴巴拉分校的研究人員開發了一種非病毒傳遞系統，提高了CRISPR/Cas9的基因編輯能力的效率，并大大改善了同源定向修復。

　　用于基因編輯的病毒是昂貴的，難以擴展，而且對細胞有潛在的毒性。因此，研究人員著眼于開發一種替代傳遞方法，在同源定向修復模板中加入鏈間交聯。

　　DNA的兩條螺旋鏈的分離對于復制和轉錄等細胞過程至關重要。鏈間交聯（ICLs）是有毒的DNA病變，它將這些鏈拴在一起，抑制分離，從而抑制轉錄和復制。許多癌癥化療藥物會產生ICLs，阻止癌細胞的復制。

　　研究人員發現，在同源定向修復模板中加入ICLs造成的損害實際上提高了基因編輯成功的可能性并刺激了細胞修復。

　　該研究的通訊作者Chris Richardson說："基本上，我們所做的是采取這種模板DNA并對其進行破壞。事實上，我們已經以我能想到的最嚴重的方式破壞了它。細胞并沒有說，'嘿，這是垃圾；讓我把它扔掉。細胞實際上說的是，'嘿，這看起來很好；讓我把它粘到我的基因組中去'。"

　　與非交聯的對照組相比，使用ICL能將基因編輯活性提高三倍之多。隨著編輯活動的增加，研究人員預計會看到更多的錯誤；相反，他們看到突變頻率沒有增加。

　　Richardson說："我們認為發生的情況是，細胞檢測并試圖修復我們添加了這種交聯的受損DNA。在這樣做的過程中，它將細胞推遲到它通常會停止這種重組過程的檢查點。因此，通過延長細胞進行這種重組的時間，它使編輯更有可能完成。"

　　重組是DNA片段被破壞和修復（重組）以產生新版本的DNA序列（等位基因）的過程。研究人員說，他們的基因編輯新方法在實驗室環境中對開發更有效的疾病模型很有用，為更好的臨床和治療干預打開了大門。

　　該研究的主要作者Hannah Ghasemi說："我們可以更有效地敲除基因，將東西插入基因組，在實驗室環境中研究人體以外的系統。"

　　這項研究發表在《自然-生物技術》雜志上。