幾年前，CRISPR技術的問世標誌著科學界的一項重大突破。 CRISPR源自於細菌免疫系統的一個組成部分，能夠精確切割雙股DNA，使科學家能夠修改植物、動物和人類的特定基因。這種精準性使CRISPR成為開發遺傳性疾病和後天性疾病治療方案的領先工具。

作品描繪了新型Ssn酶家族中不同細菌同源物對不同單股DNA序列的切割過程。圖片來源：Ella Maru Studio

最近，法國國立科學研究所(INRS)的弗雷德里克·韋里耶(Frédéric Veyrier) 教授及其團隊開發了一種基於Ssn 酶家族的新型基因工具。與CRISPR 不同，該工具僅靶向和切割單鏈DNA，從而將基因編輯的特異性提升到了一個新的水平。他們的研究成果最近發表在《自然通訊》雜誌。這項重大突破揭示了一種關鍵的遺傳機制，可能會徹底改變許多生物技術應用。

單股DNA不如雙股DNA常見。它常見於某些病毒中，並在某些生物過程中發揮關鍵作用，例如細胞複製或修復。單股DNA也用於許多技術（定序、基因編輯、分子診斷、奈米技術）。

迄今為止，還沒有任何內切酶（切割DNA 的酶）被描述為專門針對單鏈DNA 序列，這對基於此類DNA 的技術的發展構成了障礙。

現在，Veyrier 教授的團隊首次在實驗室中發現了一類能夠切割單股DNA 中特定序列的酵素家族：Ssn 內切酶家族。

為了實現這一目標，INRS阿爾芒-弗拉皮爾桑特生物技術研究中心的研究團隊首先鑑定了GIY-YIG超家族中一個名為Ssn的新核酸內切酶家族。更具體地說，研究人員重點研究了腦膜炎奈瑟菌（又稱腦膜球菌）中的一種酵素。該研究針對的酵素對遺傳物質的交換和改變至關重要，而遺傳物質的交換和改變又影響著生物的演化。

「在研究過程中，我們發現它能夠識別一種在細菌基因組中多次出現的特定序列，並在細菌的自然轉化中發揮關鍵作用。這種相互作用直接影響著細菌基因組的動態，」基因組細菌學和進化專家Veyrier教授解釋道。

除了這項基礎發現外，INRS的研究科學家還發現了數千種其他類似的酵素。 「我們證明它們能夠識別並特異性地切割自身的單鏈DNA序列。因此，數千種酶都具備這種特性，並且各有其特異性，」Veyrier教授團隊的博士後研究員、該研究的共同第一作者Alex Rivera-Millot補充道。

這些結果代表了DNA辨識和交換的新工具，意義重大。它們為生物學和醫學領域的許多新應用鋪平了道路。一方面，了解此機制有助於更好地控制相關細菌及其相關感染。

另一方面，單股DNA特異性酶的發現使得開發更精確、更有效率的基因操作工具成為可能。這可以改進基因編輯、DNA檢測和分子診斷的方法。這些酵素還可以用於各種醫療和工業應用中的DNA檢測和操作，例如病原體檢測或用於醫療和治療目的的基因操作。

所有這些途徑都為解決許多健康問題帶來了巨大的希望。目前，這項研究的成果正在申請專利。

編譯自/ scitechdaily.com