Cas9基因剪刀现在可以修改以纠正点突变

基因爪CRISPR/Cas9长期以来被认为是基因研究和基因治疗的突破。现在，美国研究人员已经成功改造了这个工具，甚至可以特异性地纠正点突变。基因剪刀可以在不切割基因组的情况下转换有缺陷的DNA碱基。在第一项测试中，研究人员已经能够纠正APOE4基因中的两个突变——从而纠正阿尔茨海默病的已知风险因素。

长期以来，改变或编辑基因组中的基因一直是一项繁琐而昂贵的任务。那是因为基因的正确部分必须被切除，并在必要时被替换——由于这种方法缺乏准确性，这一壮举经常出错。然而，几年前，研究人员发现了细菌抵抗病毒攻击的机制：所谓的“聚集规则区间短回文重复序列”——简称CRISPR。与Cas9酶一起，这些酶具有将新的DNA序列靶向基因组中特定位点的能力。因此，遗传学家和生物技术学家的基因剪刀CRISPR/Cas9是他们一直在等待的工具：它们相对准确、便宜且易于使用。研究人员将这种方法的重要性与大众汽车在汽车行业的重要性进行了比较。CRIPR/Cas9已被用于从小鼠遗传物质中去除疾病基因，培养抗病毒猪，并使蚊子不适合疟疾病原体。在中国，研究人员也敢于入侵人类生殖系，这一点的争议是两倍：他们编辑了受精人类卵母细胞的遗传物质。

但CIRSPR/Cas9并非绝对可靠，可能导致基因置换流产。此外，遗传性疾病的主要原因之一无法得到充分解决：点突变。在这种情况下，DNA链中只有一个碱基发生了变化。到目前为止，已经尝试在CRISPR/Cas9的帮助下纠正这种情况，不必要的DNA序列或整个切片的错误和遗漏被非常频繁地随机插入。这些错误统称为“indels”，尤其是在野外切割DNA双链细胞的修复机制，进而改变DNA，导致这些错误。然而，刘中达和他在剑桥哈佛大学的同事现在已经修改了CRISPR/Cas9基因剪刀，以停止切割DNA。相反，在附着酶的帮助下，它可以选择性地将一个DNA碱基转化为另一个——校正点突变。

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这就是基因剪刀新变种的工作原理：和以前一样，CRISPR部分确保剪刀根据其基本序列定位并附着在DNA中所需的位置。所以我们现在不切Cas9酶，刘和他的同事已经禁用了。研究人员解释说：“这种催化死亡的Cas9保留了与DNA结合的能力，但不会再次切断链。”现在他们已经在复合物上附着了一种酶，这是将脱氧核糖核酸碱基胞嘧啶转化为胸腺嘧啶的中间步骤。另外两种变体可以确保这种碱交换更加有效和持久。接下来，研究人员测试了他们的新基因剪刀是否也适用于人类细胞——因此也适用于未来使用它们的环境。

结果：在研究人员的报告中，在所有实验方法中，基因剪刀将多达75%细胞中的缺陷碱基转化为正确的碱基。此外，只有少数Fehlumwandlungen或Indels出现。刘和他的同事说：“这些结果表明，这种方法可以比任何以前已知的方法更有效、更错误地纠正哺乳动物细胞中疾病诱导的点突变。因此，这种基于CRISPR/Cas9的靶向DNA碱基交换新工具的开发扩大了编辑基因的潜在用途和有效性。

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