一体化修复工具包使CRISPR基因编辑更加精确

在过去的五年中，CRISPR-Cas9技术因其易于操作和低成本而彻底改变了基因编辑领域。但是，虽然这项技术能够可靠地发现并切断目标DNA序列的延伸，但根据需要修复该切割是一个不容置疑的过程。当目标是纠正导致遗传疾病的DNA中的错别字时，错误率高达50%是一个特殊问题。现在，由威斯康星大学麦迪逊分校生物医学工程教授Krishanu Saha领导的一个研究小组已经使修复不那么容易出错，并于今天(2017年11月23日)在Nature Communications杂志上发布了它的方法。与标准CRISPR技术相比，新方法提高了将DNA序列完全按照所需要的10倍重写的可能性。研究人员通过利用称为RNA适体的分子胶来组装和交付，从而实现了更高的精确度。一个完整的CRISPR修复工具包到DNA切割的位点。“该试剂盒不仅提供了分子剪，还提供了正确的细胞机器模板，用于修复DNA切割，”Saha说。“由于RNA适体结实且非常稳定，我们所需要的一切就是一举到达细胞内的正确位置。”

在标准CRISPR技术中，细菌来源的Cas9蛋白(剪刀)和指导RNA分子(定位靶DNA序列)被递送至细胞。当剪刀切开DNA分子后，细胞会修补附近DNA模板的间隙，但是用分子胶将所需模板附加到Cas9 / RNA包装上会产生更忠实的重写。

与现有技术相比，新方法具有其他几个优点。首先，现成的试剂盒仅包含非病毒试剂，这简化了制造过程并减少了未来遗传手术临床应用的安全性问题。其次，将RNA适体连接到试剂盒比修改Cas9蛋白更容易，并提供更大的灵活性。“我们可以在这个工具包中添加其他生物分子，就像你将一个额外的LEGO块单击到已有的结构中一样，”Saha实验室的研究生和该论文的第一作者Jared Carlson-Stevermer说。

这种乐高积木的一个例子是荧光标签，使研究人员能够轻松识别细胞群中所有精确编辑的DNA序列。“通过捕获这些标签，我们可以实现98%的准确率，”Saha说。

其他类型的乐高积木可以帮助激活正确类型组织中的修复工具包：治疗视网膜疾病的眼睛，或肌营养不良患者的肌肉细胞。在目前的研究中，研究人员纠正了源自Pompe病患者的干细胞系中的特定突变，其保真度大大提高。Pompe病是一种罕见的遗传性疾病，由器官和肌肉组织中复杂糖分子的积累引起。“这种基因手术的候选人并不缺乏，因为数以万计的疾病是由于这种技术可以修复的小序列错误造成的，”Saha说。“我们的下一个目标是在动物模型中测试该方法，并致力于编写更长的DNA片段。”