新一代基因編輯技術(shù)多項(xiàng)重磅成果近期紛紛出爐。繼上周《自然·通訊》報(bào)道SeekRNA編輯工具后，《自然》26日再次公布兩篇論文，描述了一種新的基因組編輯技術(shù)。這種技術(shù)利用RNA作為引導(dǎo)，能在用戶指定的基因組位點(diǎn)插入、倒置或刪除長DNA序列，實(shí)現(xiàn)了對基本DNA的單步重排，是一種更簡易的基因組編輯方法。新技術(shù)或比現(xiàn)有技術(shù)更有優(yōu)勢，比如進(jìn)行更精準(zhǔn)有效的大規(guī)模基因組編輯、介導(dǎo)重組而不造成意外斷裂。

用于重排基因組中長DNA序列的可編程系統(tǒng)，是基因組設(shè)計(jì)領(lǐng)域的有用工具。大規(guī)模基因組重排通常由重組酶或轉(zhuǎn)座酶(將DNA片段從一個(gè)位置移動(dòng)到另一位置)來完成。如果這些酶可通過編程靶向特定位點(diǎn)，就可能成為有效的基因組編輯工具。

第一篇論文中，美國Arc研究所描述了一種將可編程重組酶用于基因編輯的技術(shù)。這些重組酶由RNA引導(dǎo)，RNA作為引導(dǎo)重組酶靶向位點(diǎn)和促進(jìn)預(yù)選編輯的“橋”。這個(gè)“橋”含有一個(gè)指定供體DNA序列的區(qū)域以及另一個(gè)指定基因組插入位點(diǎn)的區(qū)域。這兩個(gè)區(qū)域都能通過獨(dú)立重編程識(shí)別并結(jié)合不同的DNA序列。這個(gè)“橋”比使用常規(guī)重組酶的現(xiàn)有基因編輯技術(shù)更易修飾，現(xiàn)有基因編輯技術(shù)需利用更復(fù)雜的蛋白質(zhì)—DNA結(jié)合位點(diǎn)。

在另一篇論文中，日本東京大學(xué)西增弘志團(tuán)隊(duì)則用冷凍電鏡解析了這種重組酶的結(jié)構(gòu)，對其作用機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

該技術(shù)解決了其他基因組編輯方法面臨的根本難題。其目前已演示了對細(xì)菌的基因組編輯，隨著進(jìn)一步探索和發(fā)展，“RNA橋”有望引領(lǐng)第三代RNA引導(dǎo)系統(tǒng)。同時(shí)發(fā)表的“新聞與觀點(diǎn)”文章表示，該技術(shù)“是大規(guī)?；蚪M修飾領(lǐng)域的一次令人欣喜的進(jìn)步，有著許多值得探索的應(yīng)用”。

“RNA橋”是一種全新的生物編程機(jī)制，可通過序列特異性嵌入、切除、倒置等方式，對遺傳物質(zhì)進(jìn)行普遍修改，相當(dāng)于為活體基因組提供了“字符處理器”。這種重新排列任意兩個(gè)DNA分子的能力，也為基因組設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新突破打開了大門。但目前看，仍需進(jìn)一步評估該技術(shù)在不同物種和細(xì)胞類型中的可行性和安全性，包括哺乳動(dòng)物細(xì)胞。