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標準 CRISPR酶CAS9提供了修復能力，但也可能導致目標位點和基因組其他位置的意外突變（誘變事件）（左）。相比之下，切口酶會完成更有效的基因校正并且沒有誘變事件（右）。圖片來源：吉查德/比爾
科技日報記者 張夢然
美國加州大學圣地亞哥分校生物學家團隊在1日的《科學進展》雜志上發表論文，描述了一種糾正遺傳缺陷的更安全的新方法。他們利用天然DNA修復機制，為新的基因治療策略打開一扇窗，未來有可能治愈多種遺傳疾病。
在許多情況下，患有遺傳疾病的人從父母那里繼承的兩個基因拷貝中攜帶不同的突變。這意味著一條染色體上的突變，會在另一條染色體上有對應的功能序列。鑒于此，健康的突變也可被細胞的修復機制用于在切割突變DNA后，去糾正有缺陷的突變。
研究人員此次在果蠅中設計了突變體，允許通過眼睛中色素的產生來可視化這種“同源染色體模板化修復”。這些突變體最初以完全白色的眼睛為特征。但是，當同樣的果蠅表達CRISPR成分（引導RNA+Cas9）時，它們的眼睛上顯示出大的紅色斑塊，這表明細胞的DNA修復機制已經成功地利用來自另一條染色體的功能DNA逆轉了突變。
然后，研究人員用被稱為“切口酶”的Cas9變體測試了他們的新系統，這種變體只針對一條DNA鏈而不是兩條。他們發現這樣的切割導致紅眼顏色的高度恢復，幾乎與正常（非突變）健康果蠅相當，切口酶的修復成功率為50%—70%，而雙鏈切割Cas9的修復成功率僅為20%—30%，后者還會產生頻繁的突變并靶向整個基因組的其他位點（所謂的脫靶突變）。
新研究的一個關鍵特征是，基于切口酶的系統導致的靶向和脫靶突變要少得多。研究人員表示，在幾天內緩慢、連續地交付切口酶成分或比一次性交付更有益。
該方法的另一個顯著優勢是簡單性，其依賴于非常少的成分，而且DNA切口是“軟的”，這與Cas9不同，Cas9會產生完整的DNA斷裂，通常伴隨著突變。如果可通過促進同源物間配對或優化缺口特異性修復過程來增加此類事件的頻率，則可利用此策略來糾正許多致病突變。
總編輯圈點
遺傳疾病使人衰弱甚至逐步走向死亡，治愈遺傳疾病是現代醫學面臨的巨大挑戰之一。在過去10年中，CRISPR技術的發展和遺傳學研究的進步，已經為遺傳疾病患者及其家人帶來了新的希望，不過，這些新方法的安全性仍然有待商榷。現在，新系統擁有更為簡單、有效且后續安全的特點，盡管一切只是起步，但目前展現出的多功能性，仍有潛力作為修復哺乳動物基因突變的模型。
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