基因爪CRISPR/Cas9長期以來被認(rèn)為是基因研究和基因治療的突破。現(xiàn)在，美國研究人員已經(jīng)成功改造了這個工具，甚至可以特異性地糾正點(diǎn)突變。基因剪刀可以在不切割基因組的情況下轉(zhuǎn)換有缺陷的DNA堿基。在第一項(xiàng)測試中，研究人員已經(jīng)能夠糾正APOE4基因中的兩個突變——從而糾正阿爾茨海默病的已知風(fēng)險因素。
長期以來，改變或編輯基因組中的基因一直是一項(xiàng)繁瑣而昂貴的任務(wù)。那是因?yàn)榛虻恼_部分必須被切除，并在必要時被替換——由于這種方法缺乏準(zhǔn)確性，這一壯舉經(jīng)常出錯。然而，幾年前，研究人員發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌抵抗病毒攻擊的機(jī)制：所謂的“聚集規(guī)則區(qū)間短回文重復(fù)序列”——簡稱CRISPR。與Cas9酶一起，這些酶具有將新的DNA序列靶向基因組中特定位點(diǎn)的能力。因此，遺傳學(xué)家和生物技術(shù)學(xué)家的基因剪刀CRISPR/Cas9是他們一直在等待的工具：它們相對準(zhǔn)確、便宜且易于使用。研究人員將這種方法的重要性與大眾汽車在汽車行業(yè)的重要性進(jìn)行了比較。CRIPR/Cas9已被用于從小鼠遺傳物質(zhì)中去除疾病基因，培養(yǎng)抗病毒豬，并使蚊子不適合瘧疾病原體。在中國，研究人員也敢于入侵人類生殖系，這一點(diǎn)的爭議是兩倍：他們編輯了受精人類卵母細(xì)胞的遺傳物質(zhì)。
但CIRSPR/Cas9并非絕對可靠，可能導(dǎo)致基因置換流產(chǎn)。此外，遺傳性疾病的主要原因之一無法得到充分解決：點(diǎn)突變。在這種情況下，DNA鏈中只有一個堿基發(fā)生了變化。到目前為止，已經(jīng)嘗試在CRISPR/Cas9的幫助下糾正這種情況，不必要的DNA序列或整個切片的錯誤和遺漏被非常頻繁地隨機(jī)插入。這些錯誤統(tǒng)稱為“indels”，尤其是在野外切割DNA雙鏈細(xì)胞的修復(fù)機(jī)制，進(jìn)而改變DNA，導(dǎo)致這些錯誤。然而，劉中達(dá)和他在劍橋哈佛大學(xué)的同事現(xiàn)在已經(jīng)修改了CRISPR/Cas9基因剪刀，以停止切割DNA。相反，在附著酶的幫助下，它可以選擇性地將一個DNA堿基轉(zhuǎn)化為另一個——校正點(diǎn)突變。
c變成了t。
這就是基因剪刀新變種的工作原理：和以前一樣，CRISPR部分確保剪刀根據(jù)其基本序列定位并附著在DNA中所需的位置。所以我們現(xiàn)在不切Cas9酶，劉和他的同事已經(jīng)禁用了。研究人員解釋說：“這種催化死亡的Cas9保留了與DNA結(jié)合的能力，但不會再次切斷鏈?！爆F(xiàn)在他們已經(jīng)在復(fù)合物上附著了一種酶，這是將脫氧核糖核酸堿基胞嘧啶轉(zhuǎn)化為胸腺嘧啶的中間步驟。另外兩種變體可以確保這種堿交換更加有效和持久。接下來，研究人員測試了他們的新基因剪刀是否也適用于人類細(xì)胞——因此也適用于未來使用它們的環(huán)境。
結(jié)果：在研究人員的報告中，在所有實(shí)驗(yàn)方法中，基因剪刀將多達(dá)75%細(xì)胞中的缺陷堿基轉(zhuǎn)化為正確的堿基。此外，只有少數(shù)Fehlumwandlungen或Indels出現(xiàn)。劉和他的同事說：“這些結(jié)果表明，這種方法可以比任何以前已知的方法更有效、更錯誤地糾正哺乳動物細(xì)胞中疾病誘導(dǎo)的點(diǎn)突變。因此，這種基于CRISPR/Cas9的靶向DNA堿基交換新工具的開發(fā)擴(kuò)大了編輯基因的潛在用途和有效性。
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