新型基因编辑工具可精准嵌入完整基因

【导语】麻省理工学院(yuàn)、哈(hā)佛(fú)大(dà)学(xué)博(bó)德(dé)研(yán)究(jiū)所(suǒ)及(jí)哥(gē)伦(lún)比(bǐ)亚(yà)大(dà)学(xué)科(kē)学(xué)家(jiā)携(xié)手(shǒu)，成(chéng)功(gōng)研(yán)发(fā)出(chū)新(xīn)型(xíng)基(jī)因(yīn)编(biān)辑(ji)工(gōng)具(jù)evoCAST，并(bìng)在(zài)《科(kē)学(xué)》杂(zá)志(zhì)上(shàng)发(fā)表(biǎo)相(xiāng)关成(chéng)果(guǒ)。该(gāi)工(gōng)具(jù)能(néng)精(jīng)准(zhǔn)地(de)将(jiāng)完(wán)整(zhěng)基(jī)因(yīn)嵌(qiàn)入(rù)人(rén)类(lèi)基(jī)因(yīn)组(zǔ)特(tè)定(dìng)位(wèi)置(zhì)，为(wèi)遗(yí)传(chuán)疾(jí)病(bìng)治(zhì)疗(liáo)带(dài)来(lái)重(zhòng)大(dà)突(tū)破(pò)，尤(yóu)其(qí)适(shì)用(yòng)于(yú)囊(náng)性(xìng)纤(xiān)维(wéi)化(huà)、血(xuè)友(you)病(bìng)等(děng)需(xū)完(wán)整(zhěng)基(jī)因(yīn)替(tì)换的疾病。相较于现有技术，evoCAST不仅安全性更高，且DNA嵌入效率提升数百倍，为遗传病治疗开辟新途径。然而，高效递送编辑工具与治疗基因至目标组织仍是当前面临的主要挑战。

派生万物AI 图

美国麻省理工学院与哈佛大学博德研究所刘如谦团队联合哥伦比亚大学科学家，成功研发出新型基因编辑工具evoCAST。这款工具能像编程般精准地将完整基因或多个基因嵌入人类基因组特定位置，为遗传疾病治疗带来突破性进展。相关成果发表于最新一期《科学》杂志。

当前主流基因编辑技术各有优劣：CRISPR-Cas9虽擅长修正短片段突变，却难以实现完整基因的嵌入；病毒载体虽可输送完整基因，但存在随机整合风险且易引发免疫反应。而evoCAST这一直接将整个基因整合到基因组内的靶向整合技术，为需要完整基因替换的疾病，如囊性纤维化、血友病等，提供了通用疗法。

以囊性纤维化为例，CFTR基因中有成百上千种突变可能致病。因此针对不同患者、不同突变，需要不同的基因编辑疗法。若能直接将健康基因完整嵌入，就能惠及所有突变类型患者。

evoCAST采用的“CRISPR相关转座酶”（CAST），是细菌天然存在的一种系统，可帮助基因“跳跃”，实现一种特殊的嵌入过程。CAST不仅能安全携带大片段DNA精准“着陆”至目标区域，还能保持染色体结构完整，相对来说更加安全。

但天然CAST系统在人类细胞内的编辑效率不足0.1%。鉴于此，研究团队开发出一种加速蛋白质进化的工具——噬菌体辅助连续进化，以快速获得所需的转座酶。通过数百代迭代，evoCAST终于“呱呱坠地”。测试结果显示，evoCAST使DNA嵌入效率跃升至10%—30%，较原始系统提升数百倍，且几乎不产生基因损伤副产物。

目前，科学家正拓展模型测试，并优化系统组件，以提升其编辑效率。不过，他们也坦言，如何将编辑工具与治疗基因高效递送至目标组织，仍是evoCAST等大型编辑技术面临的共性挑战。

（原标题为《新型基因编辑工具精准嵌入完整基因》）