先导编辑问世，分子剪刀向超精确迈进

10月21日，《自然》杂志在网上发布了一项新的基因编辑技术，这是由刘中达教授和布罗德研究所的其他人开发的:初级编辑。

布罗德研究所是由哈佛大学和麻省理工学院共同建立的。刘如谦和其他人在文章中宣布，利用这项新技术，研究小组已经实施了镰状细胞病和Daisaks病遗传因素的校正。将来，89%已知的人类致病基因变异可能会被纠正。

如果潜在客户编辑的效率足够高，并且在后续验证中没有发现遗漏，尤其是不可预测的遗漏，则潜在客户编辑可能会取代原始技术，尤其是基本编辑技术中国农业大学生物学院教授陈其君在接受《中国科学日报》采访时说。

喜鹊巢和鸠山欺骗细胞

接受采访时，许多研究人员用“聪明”一词来描述领先的编辑技术。

生产铅编辑的先决条件是分子剪刀-Crispr-CaSe 9系统，它使基因编辑在活细胞中更方便和有效。

然而，让基因编辑“指哪里玩哪里玩”并不容易在分子剪刀切断了DNA链的缝隙后，DNA会自我修复，基因编辑也在此时进行，但在修复过程中很可能会出现无法控制的结果。

例如，在双链DNA被切割开之后，需要引入新的DNA模板使其“遵循相同的模式”，并且最终由于“图片不像”而可能被修复机制检测到，从而导致基因编辑失败。

主编的聪明之处在于将CRISPR-Cas9与逆转录酶结合起来，只切割一条双链DNA，使分子剪刀更加稳定和准确。

然后，在领导的帮助下，逆转录酶使用核糖核酸作为模板来反转录新的脱氧核糖核酸。这个新的DNA直接连接到分子剪刀的切口上，与原始序列竞争。

在优化的前导编辑中，新的DNA很有可能撬动原始序列，并通过细胞自身的碱基修复机制连接到基因组。然而，原始序列变得多余，并被修复机制移除。至此，基因编辑功能已经实现，“鸟巢和鸽子的职业”的故事已经结束。

值得注意的是，刘如谦等人在研究中使用了逆转录酶、核糖核酸模板等指导方法，但整合这些方法的想法是第一个。"这的确是一个巧妙的设计，而且相对简单."北京大学生命科学学院的研究员危文胜告诉《中国科学日报》。

先行者的美丽

与以前的技术相比，飞行员编辑可以实现更多的功能。在远大研究院发布的新闻稿中，刘如谦表示，领先编辑技术的美妙之处在于它“对编辑序列的限制非常少”。他还说，“分子生命科学的主要目标是对整个基因组进行精确的改变，好的编辑方法将使人们更接近这个目标。”

在这篇论文中，刘如谦等人列出了在人类肾上皮细胞系(HEK293T)、人类骨瘤细胞系(U2OS)、人类慢性髓系白血病细胞系(K562)和没有DNA模板的HeLa细胞系(HeLa)中的编辑结果。

其中，在HEK293T中，优化后的飞行员编辑系统最高效率为78%。

"理论上，主编的技术失误影响不会太大."陈其君说。与只能实现4种单碱基替换的碱基编辑技术相比，主编辑可以实现12种碱基替换，涵盖了所有单碱基替换的可能性。最多可以插入44个碱基对，可以删除80个碱基对。“如果主要编辑的效率达到一定水平，基本编辑几乎肯定会被淘汰，尤其是在工厂。”陈其君说。

优化和再优化

尽管主编的出现将分子剪刀的精确度提高到了一个新的水平，但有一种观点认为，如果这项技术要真正应用于临床，它需要更精确。

根据现有发表的实验数据，与同源重组相比，对U2OS细胞和HeLa细胞进行铅编辑的结果并不具有绝对优势。此外，还有优化导频编辑可控段长度的空间。

无论是碱基编辑还是前导编辑，分子剪刀都需要引入不同的酶，这些酶在细胞中的过度表达是有风险的。

"原则上，这种方法可以避免一些遗漏问题，但仍需进一步评估."危文胜说。“新技术的出现并不意味着对旧技术的彻底否定。新技术有各种各样的特点。这些特征是好是坏需要通过后续工作来验证。”

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-019-1711-4