新技术利用反转子改进基因编辑

2021年12月23日发表于《自然·化学生物学》（Nature Chemical Biology）期刊的一份研究发明了利用反转子（retron）进行基因编辑的技术。研究称这比CRISPR编辑技术更准确，而且操作更方便。

基因编辑示意图。

过去十年来，基因编辑技术是生物学和医学领域重要的创新技术。CRISPR和反转子都是最早在细菌内部发现的机制，细菌依靠这种机制改变DNA以适应环境的变化。科学家发现可以利用这种机制进行基因编辑。

在此之前科学家主要使用CRISPR机制：用Cas9剪切酶把细胞基因组内的DNA某个片段剪下来，用新培养的DNA模版替换掉，之后细胞在自行修复的过程中，把新换上的DNA片段结合到基因组内，从而实现基因编辑。

这个过程中用到的DNA模版是在实验室内培养完成后，再送入被编辑的细胞内。负责剪切基因组的Cas9也要单独从外部送入。但是，两者都不能保证穿透每一个细胞。这使得CRISPR编辑方法的效率受到限制。

反转子是一种由单链DNA和RNA混合组成的特殊结构。在科学家实现CRISPR编辑技术后，一些研究者也想到利用反转子来生产DNA模版可能会提高编辑的效率和准确度。然而，当时科学家对反转子各个部位的功能还不够明确因而没有什么进展。

这份研究进行了尝试。主要研究员美国格拉德斯通研究所（Gladstone Institutes）的赛斯·希普曼（Seth Shipman）说：“反转子起到保护细菌的作用。但是我们要改变它常规的行为，让它按照我们的意思办事——产生用于基因编辑的模版。”

这份研究介绍说，反转子就像DNA的工厂，能从细胞内部产生很多份DNA模版的拷贝。科学家把整个基因编辑过程需要的所有成分和反转子一起送入细胞，包括生成DNA模版的指令（即让反转子在细胞内部按照指令生成DNA模板）、Cas9，和帮助研究人员追踪编辑效果的分子等。

合作研究员圣地亚哥·洛佩兹（Santiago Lopez）说：“这意味着我们只需要向每个细胞递送一个单元。这极大地简化了编辑过程，为新型实验打开了大门。”

希普曼说：“我们的研究第一次展示，能产生的DNA模版越多，编辑效果越好。更精确的基因编辑技术有助于研发更有效、安全的基因药物，和开展更先进的基础研究。”