【环球新视野】单链DNA“切口酶”可进行靶向修复，或成为纠正哺乳动物有害基因突变的模型|总编辑圈点

• 2022-07-02 05:58:47 来源：科技日报

(资料图片仅供参考)

标准 CRISPR酶CAS9提供了修复能力，但也可能导致目标位点和基因组其他位置的意外突变（诱变事件）（左）。相比之下，切口酶会完成更有效的基因校正并且没有诱变事件（右）。图片来源：吉查德/比尔

科技日报记者 张梦然

美国加州大学圣地亚哥分校生物学家团队在1日的《科学进展》杂志上发表论文，描述了一种纠正遗传缺陷的更安全的新方法。他们利用天然DNA修复机制，为新的基因治疗策略打开一扇窗，未来有可能治愈多种遗传疾病。

在许多情况下，患有遗传疾病的人从父母那里继承的两个基因拷贝中携带不同的突变。这意味着一条染色体上的突变，会在另一条染色体上有对应的功能序列。鉴于此，健康的突变也可被细胞的修复机制用于在切割突变DNA后，去纠正有缺陷的突变。

研究人员此次在果蝇中设计了突变体，允许通过眼睛中色素的产生来可视化这种“同源染色体模板化修复”。这些突变体最初以完全白色的眼睛为特征。但是，当同样的果蝇表达CRISPR成分（引导RNA+Cas9）时，它们的眼睛上显示出大的红色斑块，这表明细胞的DNA修复机制已经成功地利用来自另一条染色体的功能DNA逆转了突变。

然后，研究人员用被称为“切口酶”的Cas9变体测试了他们的新系统，这种变体只针对一条DNA链而不是两条。他们发现这样的切割导致红眼颜色的高度恢复，几乎与正常（非突变）健康果蝇相当，切口酶的修复成功率为50%—70%，而双链切割Cas9的修复成功率仅为20%—30%，后者还会产生频繁的突变并靶向整个基因组的其他位点（所谓的脱靶突变）。

新研究的一个关键特征是，基于切口酶的系统导致的靶向和脱靶突变要少得多。研究人员表示，在几天内缓慢、连续地交付切口酶成分或比一次性交付更有益。

该方法的另一个显著优势是简单性，其依赖于非常少的成分，而且DNA切口是“软的”，这与Cas9不同，Cas9会产生完整的DNA断裂，通常伴随着突变。如果可通过促进同源物间配对或优化缺口特异性修复过程来增加此类事件的频率，则可利用此策略来纠正许多致病突变。

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遗传疾病使人衰弱甚至逐步走向死亡，治愈遗传疾病是现代医学面临的巨大挑战之一。在过去10年中，CRISPR技术的发展和遗传学研究的进步，已经为遗传疾病患者及其家人带来了新的希望，不过，这些新方法的安全性仍然有待商榷。现在，新系统拥有更为简单、有效且后续安全的特点，尽管一切只是起步，但目前展现出的多功能性，仍有潜力作为修复哺乳动物基因突变的模型。

标签： 有害基因 哺乳动物

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