新系統可同時在DNA多位點進行修改

【總編輯圈點】

科技日報北京6月22日電 （記者張夢然）新一期《自然·通訊》雜誌發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位點的能力提升了2倍，並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範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，那麼這項新技術意味着從此可以同時在不同章節中進行多處修改，而不僅僅侷限於同一頁上的個別單詞。

儘管現有基因組編輯技術已能實現對人類基因組中約30億個鹼基對中的單個鹼基進行修改或刪除，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，研究團隊採用了CRISPR相關蛋白Cas12（一種與Cas9類似、具備精準切割DNA能力的“分子剪刀”），並結合引導RNA（gRNA）系統進行定向編輯。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進行了優化，包括縮短其長度或調整RNA鹼基組成。

利用這一新系統，團隊不僅顯著提高了可在單個細胞中進行編輯的數量，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了對15個不同基因位點的同時編輯，這一數字是此前系統的3倍。

該突破不僅有助於深入解析癌症等複雜遺傳病的成因，還將助力合成基因組的設計與新型治療藥物的開發。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鍵障礙，對於研究單核苷酸變異相關疾病以及構建合成哺乳動物基因組至關重要”。

這項研究也為未來精準醫學和合成生物學的發展奠定了堅實基礎。

基因編輯技術被形象地稱為“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，在生命科學領域迅速得到推廣應用。不過，基因編輯技術也有其不足之處——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進行迭代升級，推動其從“分子剪刀”變為真正的“分子手術刀”，從而在精準醫學、現代農業等領域發揮更重要的作用。