想象一下未來：將一種起導(dǎo)向作用的生物機(jī)器放入你的身體中，尋找每個細(xì)胞中有缺陷的基因序列，并以較高的精密度與準(zhǔn)確度進(jìn)行編輯，從而導(dǎo)入正確的基因序列來替換有缺陷的基因序列。這種方法被稱作基因編輯。
圖片來自Nature Communications, doi:10.1038/s41467-018-03927-0。
如今，來自加拿大阿爾伯塔大學(xué)的研究人員開展了一項改變游戲規(guī)則的研究，它有望讓這種技術(shù)更接近于人體臨床治療。相關(guān)研究結(jié)果于2018年4月13日在線發(fā)表在Nature Communications期刊上，論文標(biāo)題為“Incorporation of bridged nucleic acids into CRISPR RNAs improves Cas9 endonuclease specificity”。
論文通信作者、阿爾伯塔大學(xué)藥理學(xué)系助理教授Basil Hubbard說，“我們發(fā)現(xiàn)利用一種被稱作橋接核酸（bridged nucleic acid, BNA）的合成向?qū)Х肿犹鎿Q天然的向?qū)NA（gRNA）分子可極大地提高基因編輯技術(shù)的準(zhǔn)確性?！盚ubbard和他的團(tuán)隊已將他們的發(fā)現(xiàn)提交了專利申請。
自從發(fā)現(xiàn)CRISPR/Cas9系統(tǒng)以來，人們對基因編輯技術(shù)的興趣一直在迅速增加。這種基因編輯系統(tǒng)天然地存在于細(xì)菌中，細(xì)菌利用它抵抗它們的天敵，即噬菌體。
Hubbard解釋道，“它允許細(xì)菌儲存關(guān)于之前的噬菌體感染的信息，然后利用這種信息尋找和切割新入侵者的DNA?！?/span>
“科學(xué)家們已意識到這種系統(tǒng)能夠經(jīng)過編程后切割人細(xì)胞中的特定DNA序列，從而允許我們編輯我們的基因。然而，其中的一個主要問題是這種系統(tǒng)并不是完全特異性的---有時它會切割序列類似的但不正確的基因?！?/span>
他指出CRISPR/Cas9系統(tǒng)利用天然的gRNA分子進(jìn)行切割是非常準(zhǔn)確的，僅發(fā)生大約1%的差錯。
“然而，鑒于人體內(nèi)有數(shù)萬億個細(xì)胞，即使發(fā)生1%差錯也是非常顯著的，特別考慮到基因編輯是永久性的。若發(fā)生錯誤地切割，那么患者可能最終會患上如癌癥之類的嚴(yán)重疾病?！?/span>
Hubbard和他的團(tuán)隊證實他們開發(fā)出的這種新的BNA向?qū)Х肿釉趯ふ艺_的DNA進(jìn)行切割的過程中是更加穩(wěn)定的和更加嚴(yán)格的。
Hubbard說，“我們的研究證實在某些情況下，利用BNA向?qū)Х肿右龑?dǎo)Cas9能夠?qū)⑺奶禺愋蕴岣?0000倍以上---這是一個顯著的改進(jìn)?！?/span>
盡管這種基因編輯技術(shù)仍然有幾種障礙需要克服，包括如何將它高效地運(yùn)送到人體內(nèi)所面臨的挑戰(zhàn)，但是它可能有朝一日被用來治療一系列遺傳疾病，比如肌肉萎縮癥、血友病和各種癌癥。
