科技日報記者 張夢然

新一期《自然·通訊》雜志發(fā)表一項基因組學重大突破：美國耶魯大學團隊成功將在同一細胞中編輯多個DNA位點的能力翻了3倍，并有效減少了對附近基因位點的非預期突變。新成果使基因編輯的范圍和精度同時得以擴大。如果將DNA比作一部包含30億字符的龐大手稿，那么這項新技術(shù)意味著從此可以同時在不同章節(jié)中進行多處修改，而不僅僅局限于同一頁上的個別單詞。

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

為解決這一問題，研究團隊采用了CRISPR相關(guān)蛋白Cas12（一種與Cas9類似、具備精準切割DNA能力的“分子剪刀”），并結(jié)合引導RNA（gRNA）系統(tǒng)進行定向編輯。之所以選擇Cas12，是因為它天然具有處理多個gRNA的能力。為了提升編輯精度，研究團隊對gRNA進行了優(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)，團隊不僅顯著提高了可在單個細胞中進行編輯的數(shù)量，還大幅增強了編輯的精確度。他們成功地在人類細胞中實現(xiàn)了對15個不同基因位點的同時編輯，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雜遺傳病的成因，還將助力合成基因組的設(shè)計與新型治療藥物的開發(fā)。研究團隊表示，這一成果“克服當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”。

這項研究也為未來精準醫(yī)學和合成生物學的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

總編輯圈點

基因編輯技術(shù)被形象地稱為“分子剪刀”。有了它，科學家可以對特定DNA片段進行剪切和插入等操作。這把“分子剪刀”操作簡單便捷、成本低廉，在生命科學領(lǐng)域迅速得到推廣應用。不過，基因編輯技術(shù)也有其不足之處——編輯效率和精度有待提升。因此，近年來科學家也在不斷地對基因編輯技術(shù)進行迭代升級，推動其從“分子剪刀”變?yōu)檎嬲摹胺肿邮中g(shù)刀”，從而在精準醫(yī)學、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮更重要的作用。