新系统可同时在DNA多位点进行修改

【总编辑圈点】

科技日报北京6月22日电 （记者张梦然）新一期《自然·通讯》杂志发表一项基因组学重大突破：美国耶鲁大学团队成功将在同一细胞中编辑多个DNA位点的能力提升了2倍，并有效减少了对附近基因位点的非预期突变。新成果使基因编辑的范围和精度同时得以扩大。如果将DNA比作一部包含30亿字符的庞大手稿，那么这项新技术意味着从此可以同时在不同章节中进行多处修改，而不仅仅局限于同一页上的个别单词。

尽管现有基因组编辑技术已能实现对人类基因组中约30亿个碱基对中的单个碱基进行修改或删除，但在同时编辑多个位点方面能力有限，有时还会错误地影响邻近的DNA序列。

为解决这一问题，研究团队采用了CRISPR相关蛋白Cas12（一种与Cas9类似、具备精准切割DNA能力的“分子剪刀”），并结合引导RNA（gRNA）系统进行定向编辑。之所以选择Cas12，是因为它天然具有处理多个gRNA的能力。为了提升编辑精度，研究团队对gRNA进行了优化，包括缩短其长度或调整RNA碱基组成。

利用这一新系统，团队不仅显著提高了可在单个细胞中进行编辑的数量，还大幅增强了编辑的精确度。他们成功地在人类细胞中实现了对15个不同基因位点的同时编辑，这一数字是此前系统的3倍。

该突破不仅有助于深入解析癌症等复杂遗传病的成因，还将助力合成基因组的设计与新型治疗药物的开发。研究团队表示，这一成果“克服当前哺乳动物基因组编辑的关键障碍，对于研究单核苷酸变异相关疾病以及构建合成哺乳动物基因组至关重要”。

这项研究也为未来精准医学和合成生物学的发展奠定了坚实基础。

基因编辑技术被形象地称为“分子剪刀”。有了它，科学家可以对特定DNA片段进行剪切和插入等操作。这把“分子剪刀”操作简单便捷、成本低廉，在生命科学领域迅速得到推广应用。不过，基因编辑技术也有其不足之处——编辑效率和精度有待提升。因此，近年来科学家也在不断地对基因编辑技术进行迭代升级，推动其从“分子剪刀”变为真正的“分子手术刀”，从而在精准医学、现代农业等领域发挥更重要的作用。