科技日報記者 劉霞

美國麻省理工學(xué)院與哈佛大學(xué)博德研究所劉如謙團隊聯(lián)合哥倫比亞大學(xué)科學(xué)家，成功研發(fā)出新型基因編輯工具evoCAST。這款工具能像編程般精準地將完整基因或多個基因植入人類基因組特定位置，為遺傳疾病治療帶來突破性進展。相關(guān)成果發(fā)表于最新一期《科學(xué)》雜志。

當(dāng)前主流基因編輯技術(shù)各有優(yōu)劣：CRISPR-Cas9雖擅長修正短片段突變，卻難以實現(xiàn)完整基因的嵌入；病毒載體雖可輸送完整基因，但存在隨機整合風(fēng)險且易引發(fā)免疫反應(yīng)。

而evoCAST這一直接將整個基因整合到基因組內(nèi)的靶向整合技術(shù)，為需要完整基因替換的疾病，如囊性纖維化、血友病等，提供了通用療法。

以囊性纖維化為例，CFTR基因中有成百上千種突變可能致病。因此針對不同患者、不同突變，需要不同的基因編輯療法。若能直接將健康基因完整植入，就能惠及所有突變類型患者。

evoCAST采用的“CRISPR相關(guān)轉(zhuǎn)座酶”（CAST），是細菌天然存在的一種系統(tǒng)，可幫助基因“跳躍”，實現(xiàn)一種特殊的嵌入過程。CAST不僅能安全攜帶大片段DNA精準“著陸”至目標區(qū)域，還能保持染色體結(jié)構(gòu)完整，相對來說更加安全。

但天然CAST系統(tǒng)在人類細胞內(nèi)的編輯效率不足0.1%。鑒于此，研究團隊開發(fā)出一種加速蛋白質(zhì)進化的工具——噬菌體輔助連續(xù)進化，以快速獲得所需的轉(zhuǎn)座酶。通過數(shù)百代迭代，evoCAST終于“呱呱墜地”。

測試結(jié)果顯示，evoCAST使DNA嵌入效率躍升至10%—30%，較原始系統(tǒng)提升數(shù)百倍，且?guī)缀醪划a(chǎn)生基因損傷副產(chǎn)物。

目前，科學(xué)家正拓展模型測試，并優(yōu)化系統(tǒng)組件，以提升其編輯效率。不過，他們也坦言，如何將編輯工具與治療基因高效遞送至目標組織，仍是evoCAST等大型編輯技術(shù)面臨的共性挑戰(zhàn)。