據外媒New Atlas報導，CRISPR基因編輯系統是現代科學的一個奇蹟，但DNA的切割鏈可能不是最安全的或最理想的解決方案。哥倫比亞大學的研究人員已經開發出一種名為INTEGRATE的新版本，該版本以類似但更柔和的方式工作，它使用“跳躍基因”插入大的DNA序列而不破壞鏈。現在，他們第一次展示了這種機制。

大多數CRISPR系統的工作方式是掃描基因組以尋找特定的DNA靶標部分，移除片段然後插入新的片段。這樣可以去除不良基因，例如引起疾病的基因，並用更有益的基因代替。但是，通過所有這些剪切和粘貼，有時序列無法正確地重新組合在一起，這可能導致意外的突變。

CRISPR系統的一個新興分支採用了一種更為溫和的方法，即在不移除現有DNA序列的情況下添加新的DNA序列。通過指導RNA輔助靶向插入轉座因子（INTEGRATE）就是這樣一種系統。

當哥倫比亞研究人員於今年年初在霍亂弧菌細菌中發現一個引人入勝的“跳躍基因”時，開發了INTEGRATE系統。就像其名稱所暗示的那樣，人們發現該基因在基因組中“跳躍”，並將其插入不同的位置。它無需切斷DNA鏈即可完成此操作，而是使用另一種酶將其自身插入。通過重新編程指導它的RNA，研究人員能夠控制“跳躍基因”插入自身的位置。所得的基因編輯工具INTEGRATE可用於插入長達10,000個鹼基的DNA序列。

對於這項新研究，研究人員著手進一步了解其工作原理。在亞微觀階段，事物發展很快，因此通常很難看到正在發生的事情。當通過冷凍電子顯微鏡研究時，這種成像技術會先將其快速冷凍，然後再使用電子顯微鏡以非常精細的分辨率查看正在發生的事情，從而放慢了速度。

研究小組發現，INTEGRATE使用“ Cascade”或“ Cas”複合體，就像其他CRISPR系統一樣。這大部分使用嚮導RNA掃描細胞，尋找匹配的DNA序列。當找到一個時，它會通過TniQ“轉座”蛋白將自己的基因穿梭，然後召集其他酶來幫助改變DNA。

詳細了解這一點後，可以確認團隊最初關於INTEGRATE如何工作的假設。研究人員表示，這一新系統應有助於使CRISPR更準確、更高效。

該研究的首席研究員Sam Sternberg表示：“我們在第一項研究中展示瞭如何利用INTEGRATE靶向細菌細胞中的DNA插入。這些新圖像……以令人難以置信的分子細節解釋了生物學，將有助於我們通過指導蛋白質工程工作。”

該研究發表在《自然》雜誌上。