新一期《自然·通訊》雜志發(fā)表一項(xiàng)基因組學(xué)重大突破：美國耶魯大學(xué)團(tuán)隊(duì)成功將在同一細(xì)胞中編輯多個DNA位點(diǎn)的能力提升了2倍，并有效減少了對附近基因位點(diǎn)的非預(yù)期突變。新成果使基因編輯的范圍和精度同時得以擴(kuò)大。如果將DNA比作一部包含30億字符的龐大手稿，那么這項(xiàng)新技術(shù)意味著從此可以同時在不同章節(jié)中進(jìn)行多處修改，而不僅僅局限于同一頁上的個別單詞。

研究團(tuán)隊(duì)成功將編輯多個DNA位點(diǎn)的能力提升了3倍。圖片來源：美國耶魯大學(xué)官網(wǎng)

盡管現(xiàn)有基因組編輯技術(shù)已能實(shí)現(xiàn)對人類基因組中約30億個堿基對中的單個堿基進(jìn)行修改或刪除，但在同時編輯多個位點(diǎn)方面能力有限，有時還會錯誤地影響鄰近的DNA序列。

為解決這一問題，研究團(tuán)隊(duì)采用了CRISPR相關(guān)蛋白Cas12（一種與Cas9類似、具備精準(zhǔn)切割DNA能力的“分子剪刀”），并結(jié)合引導(dǎo)RNA（gRNA）系統(tǒng)進(jìn)行定向編輯。之所以選擇Cas12，是因?yàn)樗烊痪哂刑幚矶鄠€gRNA的能力。為了提升編輯精度，研究團(tuán)隊(duì)對gRNA進(jìn)行了優(yōu)化，包括縮短其長度或調(diào)整RNA堿基組成。

利用這一新系統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)不僅顯著提高了可在單個細(xì)胞中進(jìn)行編輯的數(shù)量，還大幅增強(qiáng)了編輯的精確度。他們成功地在人類細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)了對15個不同基因位點(diǎn)的同時編輯，這一數(shù)字是此前系統(tǒng)的3倍。

該突破不僅有助于深入解析癌癥等復(fù)雜遺傳病的成因，還將助力合成基因組的設(shè)計(jì)與新型治療藥物的開發(fā)。研究團(tuán)隊(duì)表示，這一成果“克服當(dāng)前哺乳動物基因組編輯的關(guān)鍵障礙，對于研究單核苷酸變異相關(guān)疾病以及構(gòu)建合成哺乳動物基因組至關(guān)重要”。

這項(xiàng)研究也為未來精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和合成生物學(xué)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

來源：科技日報(bào)