重磅推荐|Science及Nature同时推出基因编辑新策略，张锋致力于可逆编辑（有遗传所高彩霞犀利的评论）

iNature：本周编辑基因的工具箱扩大了，因为两个研究小组宣布了使研究人员能够对DNA和RNA进行靶向改变的技术。 原始的CRISPR基因编辑系统是一种相对不可预测的分子剪刀形式，可以剪切DNA的相当大的部分但是，现在，新系统可以进行单个碱基编辑。 改变单一基因的能力意味着研究人员现在可以尝试纠正所有人类一半以上的遗传疾病。同时Nature及Science进行了专门的评论。

麻省理工学院Broad研究所和马萨诸塞州剑桥的哈佛大学分校开发的工具是CRISPR系统的改编及优化。 尽管大多数过去尝试使用基于CRISPR的方法来修复个体基础都是相当粗暴的事务 - 类似于使用砍刀去除疣 - 新技术更像是“精密化学手术”。

1David R. Liu开发新的碱基编辑方法

去年，Liu 小组报告了第一个“基本编辑”方法，将一个目标DNA碱基转换为另一个，而不需要切割基因组的双螺旋。 它已经被世界各地用于校正真菌，植物，鱼和小鼠中的基因，甚至在携带可导致血液病症的缺陷基因的人类胚胎中。 但是该基础编辑器只能实现两种化学转化：将胞嘧啶（C）转化成胸腺嘧啶（T）或鸟嘌呤（G）转化为腺嘌呤（A）。

编辑原理

在10月25日在Nature中发表的论文中，描述的新的编辑器是在另一个方向上工作，将T转换为C或A转换为G.因此，可以消除最常见的“点突变”类型，涉及单个异常基因。

在人胚胎肾细胞和骨癌细胞中，该技术以约50％的效率和几乎没有可检测的副产物进行所需的校正。 相比之下，更传统的基于CRISPR的方法，其中科学家插入含有所需碱基变化的DNA链，固定相同的单碱基差异小于5％的效率，并且经常引起不希望的大块DNA的插入或缺失。

人类胚胎肾细胞

首尔国立大学分子遗传学家Jin-Soo Kim说：“这是基因组编辑领域的重大突破。

2张锋领导的RNA编辑技术

在10月25日发表在Science中，由Broad 研究所生物工程师张锋领导的研究中，描述的另一种方法进行了类似的转换，但是用于RNA而不是DNA。它将A转化为肌苷（I），其被细胞的蛋白质构建机制读为G。这允许临时校正致病突变，而不会永久性地改变基因组 - 当涉及到基因固定治疗剂时，这是一种可能更安全的选择，尽管治疗需要重复施用。这也意味着研究人员可以改变治疗，因为他们能够更好地了解这种疾病。 “如果你使用RNA疗法，”张说，“你可以升级”。

载体构建

他的团队的RNA编辑基于一种天然存在的酶，它将A重新排列成与I相似的原。研究人员将酶融合到CRISPR系统的残留版本中 - 一种涉及称为Cas13的RNA靶向酶，而不是通常的DNA结合Cas9。在序列特异性指导RNA分子的帮助下，他们以23-35％的效率成功纠正了致病突变，但是发生非靶向的概率很低。

3David R. Liu开发过程

在去年由刘氏团队率先采用的基础编辑方法中，研究人员设计了一种天然存在的酶，并将其连接到一个dud-Cas9，这使得它们可以将C转化为T.但是在相反转换中没有发现自然界中的等效酶。所以研究人员开始使用类似于张锋组使用的RNA编辑酶。

编辑方法

该小组指导细菌细胞的演化七代，并在实验室中使用一些蛋白质工程，以产生一种识别和操纵DNA的酶。该酶能够重新排列腺嘌呤中的原子，将其转化为肌苷，细胞以鸟嘌呤的形式读取。然后，该系统诱发细胞将胞嘧啶插入未修饰的DNA链。

4科学界反响

盐湖城犹他大学的基因工程研究员达纳·卡罗尔（Dana Carroll）表示：“这代表了英勇的努力，他指出，定向进化方法是黑暗中的一个镜头。卡罗尔说：“我不会有胆量去尝试他们所做的。

“A到G，G到A，C到T和T到C”的四种类型的能力对于精确的治疗和农艺学编辑将是非常有价值的，“植物遗传学家高彩霞说，中国科学院遗传与发育生物学研究所北京。

在瑞典哥德堡的基因编辑研究人员Marcello Maresca说，它也可以证明在药物发现和基于DNA的数据存储方面是有用的。

任何其他基础编辑的发展都将需要在自然界中去寻找答案，即使是RNA转化。但这种障碍并没有阻止David R. Liu。 “我们会继续努力，直到科学界开发出所有可能的基础编辑，”他说。

原文链接

http://www.nature.com/news/crispr-hacks-enable-pinpoint-repairs-to-genome-1.22884

https://www.nature.com/nature/journal/v533/n7603/full/nature17946.html

https://www.nature.com/nature/journal/v533/n7603/pdf/nature17946.pdf

http://science.sciencemag.org/content/early/2017/10/24/science.aaq0180

http://www.sciencemag.org/news/2017/10/novel-crispr-derived-base-editors-surgically-alter-dna-or-rna-offering-new-ways-fix

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