突破性的方法意味著crispr與人類健康的關係更加密切

基因編輯工具CRISPR有朝一日可能會改變人類對待醫學的方式——至少到目前為止人們是這樣描述的。但是，儘管大家都在談論使用CRISPR來消除疾病，但這種方法從來都不擅長做一件重要的事情：改變DNA的單個字母(DNA是由四個化學單位組成的，用字母A、T、G和C來表示。）現在，哈佛大學的科學家們說他們已經修改了CRISPR方法，這樣就可以有效地逆轉涉及基因密碼一個字母變化的突變。這一點很重要，因為人類...

今天在《自然》雜誌上描述的這一新方法被稱為“鹼基編輯技術”。它與標準CRISPR方法依賴相同的基本機制，但不同於它的前任，它不需要切割DNA雙螺旋的兩條鏈來改變遺傳密碼。相反，這種技術可以直接將DNA中的一個字母轉換成另一個字母，而無需在轉換過程中刪除和**一堆隨機字母。因此，研究人員能夠透過基因改變人類細胞和小鼠細胞來逆轉與晚發性阿爾茨海默病和乳腺癌相關的單字母突變。

克裡斯普只是從像切肉刀一樣處理DNA變成了像手術刀一樣處理DNA

研究人員認為，這項新技術可能最終能夠編輯人類DNA，將與人類疾病相關的25000個單字母突變的影響降到最低。但那還有很長的路要走。需要記住的是：這項新技術基本上意味著CRISPR從像切肉刀一樣處理DNA變成了像手術刀一樣處理DNA。為了人類健康的目的，這可能要強大得多。

標準的CRISPR方法基本上是一種基因剪下貼上工具，它由兩種元素組成：一種叫做Cas9的酶，它剪斷DNA雙螺旋的兩條鏈；一種引導分子，它將Cas9導航到基因組中的一個特定位置，例如，與某一疾病相關的基因變體所在的位置。為了使用CRISPR，科學家們調整了引導分子，以確保Cas9在特定的位置切割DNA，如果他們願意的話，允許他們滑入正確的DNA序列。但這種方法可能會很混亂，因為切割雙螺旋的行為通常會導致細胞新增或移除DNA元素，以儘快重新連線DNA鏈。因此，研究人員無法有效地改變遺傳密碼中的單個字母。哈佛大學的遺傳學家davidliu說，通常情況下，當使用標準CRISPR方法時，研究人員能夠在大約1%的細胞中進行單個字母的改變。

作為一種基因編輯技術，CRISPR還非常年輕。十年前，科學家們大多堅持用它來保護酸奶細菌免受感染。現在，它被用來編輯複雜有機體的基因，**出肌肉發達的狗和能抵抗瘧原蟲的蚊子。這些都是短時間內的巨大飛躍，但這是有充分理由的。總的來說，CRISPR比其他基因編輯方法更加通用、廉價和精確。但這並不意味著它是完美的。儘管科學家們已經能夠用它來擾亂特定的DNA序列，甚至**新的鏈，但當它被用來完成更微妙的任務，比如替換遺傳密碼中的一個字母時，CRISPR卻做得不好。這就是為什麼今天的研究對CRISPR研究人員來說是一件大事；它開啟了一個可能的基因編輯的全新世界，而且它沒有改變CRISPR最初吸引人的基本特性。

標準的CRISPR方法不能很好地處理更複雜的任務

為了避免標準CRISPR方法的混亂，哈佛大學的研究人員決定將兩種蛋白質粘在一種不會導致DNA雙鏈斷裂的Cas9酶上。總的來說，這兩種蛋白質使Cas9能夠直接將四個字母的遺傳密碼中的一個特定字母轉換成另一個，同時繞過細胞可能做出的任何試圖撤銷轉換的嘗試。

研究人員在小鼠和人體細胞上測試了這種新方法。在一次嘗試中，他們發現鹼基編輯技術能夠在58%的細胞中轉換與阿爾茨海默病相關的突變，而不會引起太多意外的改變。在另一個實驗中，它在75%的細胞中起作用。這是很高的成功率。但更重要的是，改變75%的細胞可能足以使某些疾病的癥狀最小化，劉說。當然，這還要在今後的審判中確定。

對於許多CRISPR研究人員來說，基本編輯技術是一個令人興奮的來源。”這可以說是迄今為止最聰明的CRISPR小玩意，”喬治·丘奇說，他是CRISPR的先驅之一，也是哈佛大學的遺傳學家，沒有參與這項研究。威斯康星大學麥迪遜分校的生物醫學工程師克裡斯·薩哈（Kris Saha）在接受基因專家新聞社採訪時說，這種新方法就像接受“閃亮的、新的‘手術刀’”，這種手術刀“足夠專業和鋒利，能夠精確地切割難以觸及的細胞中的特定序列”。

但這種技術並不是萬能的——至少現在還不是。曾與CRISPR合作過的麥吉爾大學HIV研究人員陳亮指出，由於這種技術只能直接轉換一個字母，因此有一定的侷限性。不過，這一發現意味著“高精度的CRISPR/Cas9基因組編輯正在成為可能，”他說，這是向前邁出的重要一步。

新方法只能直接轉換一個字母

劉知道遺傳學家只能做這麼多的基礎編輯，但他認為一些技術的侷限性是暫時的。他的團隊已經開始研究Cas9的版本，可以對其他字母進行轉換。研究人員還計劃在細胞上做更多的工作，以逆轉與不同人類疾病相關的突變。最終，他們也會在活體動物身上嘗試這種技術。”你可以用動物模型來回答“如果我糾正了突變，疾病的癥狀會怎樣？”？他們會離開嗎？他們不會離開嗎？等等。

即使這項技術在動物身上效果良好，但要在人類身上應用還需要數年時間。世界各地的科學家已經對CRISPR可以用來永久改變人類的想法提出了擔憂。因此，一個專家小組去年底宣佈，基因編輯工具不應該被用來改變人類胚胎，從而導致一個人。他們還說，科學家不應該做出可以傳給後代的改變。

儘管如此，劉認為在不永久改變人類基因庫的情況下治療人類疾病是可能的。例如，科學家可以透過在**的**中進行區域性的DNA改變來減少癥狀。但即便如此，他說：“將修改基因組的技術轉化為動物模型也需要數年的時間。”。所以科學家們要到人類階段還需要一段時間。