科學家開發出基因編輯新工具對DNA和RNA進行有針對性改變

科學家開發出基因編輯新工具。

　　如今，基因編輯的工具箱又增添了兩樣新工具。兩個美國研究小組宣布的新技術使研究人員能夠對脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）進行有針對性的改變。

　　在一項研究中，在10月25日出版的美國《科學》雜志上，美國布羅德研究所張鋒團隊報告說，他們在CRISPR工具基礎上開發出了REPAIR編輯系統，其基本元件是一種特定酶和一種特定蛋白質，能高效修改與疾病相關的RNA單個堿基。

　　張鋒說：“如果你正在使用RNA療法，那么你可以升級了。”5年前誕生的CRISPR基因編輯工具像“剪刀”一般可剪切DNA，帶來了基因改造的醫學新革命。據新華社報道，現在CRISPR發明者之一的張鋒團隊在此前基礎上研發出能剪切RNA的新“剪刀”。這是基因編輯領域的又一個重大突破。

　　人類的許多疾病都與遺傳物質DNA有關，CRISPR技術在高效修改DNA、為治愈疾病帶來希望的同時，也帶來安全和倫理上的顧慮。RNA的作用是傳遞DNA的遺傳指令，因此編輯修改這個“信使”以傳遞出正面的DNA指令，理論上同樣能達到治療疾病的目的。

　　由于RNA在人體內會自然降解，研究人員指出，這一編輯過程不會導致人類基因組的永久改變，而是“一個潛在可逆的修復”，相信這將為基礎研究和臨床治療提供一個新思路。

　　張鋒在一份聲明中說：“糾正致病突變是基因組編輯的首要目標之一。現在，我們已經很善于讓基因失活，但要恢復已丟失的蛋白質功能，挑戰要大得多。RNA編輯這一新能力帶來更多可能，幾乎可以在所有細胞中恢復丟失的蛋白質功能，治療多種疾病。”

　　為驗證新工具在疾病治療上的潛力，張鋒團隊人工合成了會造成范可尼貧血和X-連鎖腎性尿崩癥的基因突變，并將這些突變引入人體細胞中，最后成功利用這一RNA“剪刀”在RNA層面上修復了這些突變。

　　該團隊表示，接下來他們將進一步改進REPAIR的效率，并與輸送系統結合在動物模型特定組織中引入，進行RNA修復實驗。

　　在另一項研究中，一個美國團隊10月25日在英國《自然》雜志發表報告說，它在基因編輯技術方面取得新進展，可通過一種新型“堿基編輯器”在基因中替換堿基，有助科學家增強對遺傳疾病的理解和開發新療法。

　　基因是DNA上的片段，而DNA雙鏈螺旋結構由4種化學堿基組成，即腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T），其中鳥嘌呤和胞嘧啶配對，腺嘌呤和胸腺嘧啶配對。

　　布羅德研究所的科研人員在報告中描述了一種新型堿基編輯器，它可以在不斷開DNA雙鏈的情況下，將A·T堿基對轉換成G·C堿基對，也就是說能實現高效、可選擇性地在基因中替換堿基。

　　在所有已知的疾病相關單堿基對突變中，約有一半涉及野生型G·C堿基對轉換成突變型A·T堿基對，新發明的堿基編輯器有可能幫助患者恢復這一類突變。

　　據介紹，這種堿基編輯器對細菌細胞和人類細胞的DNA均有效，在人類細胞中，它們能在大范圍目標區域內引入預期突變，效率約為50%，高于任何其他基因組編輯方法的效率，而且幾乎沒有副作用。

　　英國倫敦大學學院的研究人員海倫·奧尼爾評價說，這種可直接修改堿基對的能力對疾病研究以及未來修復疾病導致的變異能夠起到重要作用。

　　英國弗朗西斯·克里克研究所的羅賓·洛弗爾－巴奇教授說，這種堿基編輯器50%的效率令人印象深刻，但仍有待進一步提高，今后還需更多研究來證實這種方法的安全性。

　　基于CRISPR展現出的巨大能力，美國《科學》雜志之前在2012年和2013年兩次把它評為十大突破。CRISPR由兩部分組成，一部分是可以切割基因的“手術刀”蛋白Cas9，另一部分是拖著“手術刀”在基因組的“茫茫大海”中精確定位的向導RNA。一些科學家用滅活版本的Cas9蛋白與向導RNA結合，改造出只有精確定位功能的CRISPR技術，可用來關閉或打開幾乎任何單個基因，或者精細地調控它們的活躍程度。