基因編輯技術(shù)是面向未來(lái)的技術(shù)，以CRISPR為代表的基因編輯技術(shù)，基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)基因的“單個(gè)修改”——單堿基和短序列尺度的精準(zhǔn)編輯。那么，能不能發(fā)明一種新的基因編輯技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一次修改全面覆蓋?中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所/北京干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)研究院的生物學(xué)家們開發(fā)了一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基因編輯新技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了以核糖核酸(RNA)為媒介的基因精準(zhǔn)寫入，為新一代創(chuàng)新基因療法的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。

這項(xiàng)成果由中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所/北京干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)研究院李偉研究員與周琪研究員團(tuán)隊(duì)合作完成，相關(guān)論文發(fā)表在7月8日晚出版的國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上。

李偉介紹，基因組脫氧核糖核酸(DNA)是生命的藍(lán)圖，對(duì)基因組DNA實(shí)現(xiàn)任意尺度的精準(zhǔn)操作代表對(duì)生命藍(lán)圖進(jìn)行修改繪制的底層能力，是基因工程技術(shù)發(fā)展的核心。目前，實(shí)現(xiàn)大片段基因尺度的DNA在基因組的高效精準(zhǔn)整合，是整個(gè)基因工程領(lǐng)域急需突破的難題。

針對(duì)這一重大技術(shù)挑戰(zhàn)，多種基因?qū)懭爰夹g(shù)已被開發(fā)，但是這些技術(shù)大多依賴于DNA模板作為基因?qū)懭氲墓w。在實(shí)際醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，DNA供體面臨免疫原性高、在體遞送困難、在基因組中具有隨機(jī)整合風(fēng)險(xiǎn)等諸多挑戰(zhàn)。

研究人員將視線轉(zhuǎn)向RNA供體。RNA供體具有更低的免疫原性、可被非病毒載體有效遞送、在細(xì)胞內(nèi)迅速降解、無(wú)隨機(jī)整合風(fēng)險(xiǎn)等特點(diǎn)，以RNA為供體的大片段精準(zhǔn)寫入技術(shù)，在安全性、可遞送性方面都具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

在多次嘗試后，研究團(tuán)隊(duì)選定R2逆轉(zhuǎn)座子進(jìn)行攻關(guān)。李偉介紹：“結(jié)合基因組數(shù)據(jù)挖掘和大分子工程改造等手段，我們開發(fā)了使用RNA供體進(jìn)行大片段基因精準(zhǔn)寫入的R2逆轉(zhuǎn)座子工具，能夠在多種哺乳動(dòng)物細(xì)胞系、原代細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)大片段基因高效精準(zhǔn)的整合，最高效率超過(guò)60%。”

這一技術(shù)的突破，意味著可以通過(guò)外源功能基因的精準(zhǔn)寫入，來(lái)干預(yù)涵蓋不同位點(diǎn)多種突變譜的基因所導(dǎo)致的遺傳缺陷等疾病，能夠開發(fā)更為通用的基因與細(xì)胞療法，具有廣泛的應(yīng)用前景。李偉說(shuō)：“這一技術(shù)目前尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)在不同基因組位點(diǎn)的可編程寫入，且在人原代細(xì)胞中的基因?qū)懭胄瘦^低，因此未來(lái)需要進(jìn)一步發(fā)展和優(yōu)化。這也是我們下一步工作的重點(diǎn)。”