Nature美国科学家开发新编辑技术可纠正89%的致病DNA

原标题：Nature：美国科学家开发新修改技能 可纠正89%的致病DNA

基因修改技能早已不是生疏词汇，近年来，CRISPR修改技能一直是该范畴的“宠儿”。现在，CRISPR恐怕要有一位“竞争者”了。

10月21日，美国麻省理工学院-哈佛大学布罗德研讨所（Broad Institute）在《天然》杂志上宣布了一篇论文——Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor DNA。论文指出，他们开发了一种新的基因修改技能，称之为prime editing，并将其描绘为“能够准确地重写遗传暗码的‘遗传文字处理器’”。

研讨者称，该技能已用于纠正试验室中的破坏性基因骤变，包含引起镰状细胞贫血的骤变，并且“十分灵敏和准确”。

图片来历：图虫构思

可补偿CRISPR技能的缺点

人类的DNA是构建和运转身体的“攻略”，简直存在于身体的每个细胞中。

科学研讨现已转向经过基因修改来调理DNA才能，而这也有望改动医学，包含发作的诸如对婴儿进行基因修改以保护婴儿免受HIV感染的品德和道德问题。

早在七年前被开发的CRISPR-Cas9技能是基因修改范畴的“光环携带者”。它可扫描DNA的正确方位，然后像一把微型剪刀相同将其切成两半。可是，CRISPR技能并不完美，剪切时也有或许剪错地方。现已有研讨证明运用CRISPR技能很难在大多数细胞类型中准确进行DNA改动。

Prime editing是现在基因修改范畴的最新进展，其准确的长处刚好可补偿CRISPR技能的缺点。因为Prime editing不依赖于不同细胞分裂才能来协助进行所需的DNA改动，反而能够用于纠正一般不分裂细胞的遗传骤变。

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新技能的原理及看病运用

人类DNA的根本组成部分是腺嘌呤（adenine）、胞嘧啶（cytosine）、鸟嘌呤（guanine）和胸腺嘧啶（thymine）的四个碱基，一般以英文首字母A、C、G和T替代称号。构建和保护人体需求其间的30亿个字母。

研讨人员运用试验室制作的遗传暗码序列，有两个作用，一个是找到要修改的DNA特定部分，另一个是要包含进行更改的部分，并与反转录酶配对，这种酶能够将相关修改仿制到DNA中。

在整个试验过程中，研讨人员用Prime editing技能对试验室培养皿中的人类细胞进行了175次以上的修改，发现可准确地刺进或删去DNA片段或纠正构成人类遗传暗码30亿个字母中的过错字母。

研讨组成员之一的David Liu说：“你能够将prime editors看成是文字处理器，能够查找方针DNA序列并准确替换它们。”“prime editors定位灵敏性更高，修改精度也更高。”

Prime editing就像按Ctrl+F查找需求更改或替换的文本方位相同，然后按Ctrl+C和Ctrl+V仿制新文本。

构建和保护人体需求的30亿个字母，一旦呈现看似很小的过错就或许导致疾病。例如特定A发作骤变，变成T，会导致镰状细胞疾病的最常见办法。再如，稀有且丧命的神经退行性疾病——泰萨二氏病（Tay-Sachs disease）一般是由体内添加的四个暗码字母引起的。

在试验室中对人类细胞进行的试验中，Prime editing已被用于反转这两种遗传过错。

现在，大约有7.5万种不同的骤变能够导致人类疾病。David Liu估量他们研制的新修改技能有或许修正其间的89％。剩余的11％包含人类具有过多基因副本（遗传指令）或整个基因缺失的次数。

David Liu称，“Prime editing技能是分子生命科学长时间寻求的开端，而不是完毕，以便能够在活细胞或生物体的任何方位进行任何DNA改动，包含或许患有遗传疾病的患者。”

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投入实践运用和专家的定见

像其他基因修改技能相同，Prime editing的第一个运用很或许是一些能够从体内取出细胞进行修改，然后检查以确保安全并放回体内的疾病。或许会适用于一些血液疾病，例如镰状细胞或地中海贫血，可将骨髓取出并放回体内。

奥克兰大学（University of Auckland）的Hilary Sheppard说：“咱们或许能够‘修正’与疾病有关的已知人类变异体，可是完成以正确的细胞类型和临床相关的办法进行修正的才能或许还需求一段时间。”

弗朗西斯·克里克研讨所（Francis Crick Institute）的教授Robin Lovell-Badge以为，“因为绝大多数人类遗传病是因为prime editing能够纠正的骤变类型所造成的，因而该办法有望被证明在此类疾病的医治中有用。当然，在将这些新发现用于临床医治患者之前，需求做更多的作业优化办法并找到有用完成的办法，可是无疑这项研讨供给了期望。”

英国伦敦大学学院（UCL）的Helen O'Neill表明：“这项令人振奋的研讨是基因组修改东西的又一扩展，展现了愈加准确的修改才能和功率。”

“prime editing或许会改动游戏规则。”留念斯隆-凯特琳癌症研讨所（Memorial Sloan-Kettering Cancer Institute）的分子生物学家Maria Jasin说。

加州大学伯克利分校的遗传学家Fyodor Urnov也附和这一观念。他以为，关于基因修改来说，这有点像是新的抗病“复仇者”加入了团队。有人带来了该范畴所需的“超才能”，说令人兴奋已不足以表达。

可是Liu，Jasin和Urnov都着重，要真实了解prime editing的作用还需求进行很多研讨。别的，像其他任何强壮的新技能相同，这项新的基因修改技能也有被乱用的或许，需求进步警觉。

参考资料：

1. BBC: Prime editing: DNA tool could correct 89% of genetic defects

2. NPR: Scientists Create New, More Powerful Technique To Edit Genes

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