CRISPR基因組編輯工具的超精確版本正變得越來越強大。近日，研究人員利用工程酶提高了基因編輯技術的準確性，以精確定位DNA，同時又不會引入太多不必要的突變。據《自然》報導，發表在最新一期《自然—生物技術》上的這些酶，可以使一種叫做鹼基編輯的方法變得更可行，進而成為治療遺傳疾病的更有效工具。

鹼基編輯具有比傳統的CRISPR-Cas9系統更好的控制性。圖片來源：Carlos ClarivanScience Photo Library

“人類基因組編輯時代現在正處於脆弱的開端，我們都有責任盡一切可能減少不利影響。”該研究負責人、美國博德研究所化學生物學家David Liu說，“尤其是在這些技術開始進入臨床試驗的時候。”

在CRISPR-Cas9編輯中，研究人員使用Cas9酶切斷DNA雙鏈，然後依靠細胞的DNA修復機制在該位置引入DNA序列的改變。這種方法是有效的，但對於引入什麼序列幾乎無法控制。然而在鹼基編輯中，Cas9酶切割DNA的能力被破壞了，並與其他酶融合在一起，這些酶可以用化學方法將DNA的一個“字母”轉換成另一個。Cas9將這些酶引導到目標位置。在那裡，它們不是破壞DNA的兩條鏈，而是重寫一個特定的“字母”。

但是這項技術仍然需要優化。去年，研究人員報告說，用於將DNA鹼基C轉化為T的酶不僅作用於研究人員指定的目標，還可以作用於基因組中的其他隨機位置。這些脫靶效應引起了人們對使用該技術進行基因治療的擔憂，因為不必要的DNA編輯可能造成潛在的傷害。

而且，這些變化隨機散佈在整個基因組中，而檢測它們的唯一方法是對全部編輯過的基因組進行測序——這既繁瑣又昂貴。

為了解決這個問題，該研究組開發了幾種方法尋找細菌和人類細胞中的脫靶突變，而不需要對整個基因組進行測序。在其中一種方法中，研究人員將鹼基編輯器插入細菌中，並測試了微生物的抗生素耐藥性。細菌細胞的耐藥頻率越高，鹼基編輯器在其中的DNA突變就越活躍。

研究小組篩選了各種酶，包括自然產生和人工合成的酶，以尋找保真度更高的鹼基編輯酶。結果他們發現了一組酶，可以將C轉化為T，而不會引起許多脫靶突變。

中國科學院遺傳與發育生物學研究所植物生物學家高彩霞表示，減少脫靶對將鹼基編輯用於治療疾病十分重要。她表示，篩選方法比新酶本身更令人興奮。因為一些鹼基編輯器在植物細胞中不能很好工作，所以她希望能篩選出有效的工具。

此外，在《自然—生物技術》的另一篇論文中，研究人員還進一步開發了Cas9酶，這種酶可以靶向以前無法到達的DNA區域。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41587-020-0414-6 (2020)

https://doi.org/10.1038/s41587-020-0412-8 (2020)