“徹底重新設(shè)計”!哈佛研究團隊在單細胞中實現(xiàn)了 13,200 個基因突變

CRISPR 自發(fā)明以來，已經(jīng)讓科學家們能在基因組特定位點引入基因突變，通常這種精準編輯是一次一個位點實現(xiàn)的。

但這也許不會長久。哈佛大學的一個研究團隊聲稱他們已經(jīng)在單細胞中實現(xiàn)了 13,200 個基因突變，這是基因編輯技術(shù)的記錄。

由基因編輯大牛 George Church 領(lǐng)導的這個研究團隊，希望以遠超目前規(guī)模的方式重寫基因組，這可能最終導致物種甚至是人類的“徹底重新設(shè)計”。

人們之前已經(jīng)嘗試過這種大規(guī)模的基因編輯。在 2017 年，澳大利亞 Paul Thomas 領(lǐng)導的一個研究團隊對小鼠 Y 染色體進行編輯，成功地實現(xiàn)了突破。該策略被視為唐氏綜合癥的潛在治療方法，唐氏綜合癥是一種由染色體冗余造成的遺傳性疾病。

為了實現(xiàn)基因編輯新記錄，該團隊成員 Oscar Castaon 和 Cory Smith 把 CRIPSR 的目標定為了一種名叫 LINE-1 的 DNA 序列，這是一種遍布人類基因組的神秘重復性序列。

由于 CRIPSR 能切開 DNA 雙螺旋，因此一次太多位點的編輯可能會導致細胞死亡，這種風險限制了過去大規(guī)?；蚓庉嫷膰L試。澳大利亞昆士蘭大學的 Geoff Faulkner 于 2016 年表示，他嘗試敲除 500 個小鼠胚胎中的 LINE 序列，以期知道這是否會影響小鼠行為，但并沒有這樣的小鼠成功存活繁衍。

為了避免這一問題，哈佛大學的團隊改為使用 CRISPR 的一種變體，這種變體不切割 DNA，而是用一個堿基替換另一個堿基，比如將 C 變?yōu)?T。

根據(jù)這篇于三月發(fā)表在預(yù)印本網(wǎng)站 BioRxiv 上的文章，該研究團隊能一次性在某些細胞上進行超過 13,000 次基因編輯而不導致細胞死亡。

“他們找到了一種不會導致全基因組水平不穩(wěn)定的實驗方法?！盕aulkner 說。

其他科學家們對此印象不太深刻，認為這一工作并不像它聲稱的那樣是大規(guī)?；蚪M編輯的開端。澳大利亞國立大學的 Gaetan Burgio 稱，該技術(shù)將導致物種徹底重新設(shè)計是“夸大其詞”。

然而，George Church 認為大規(guī)?；蚪M編輯是通過去除“遺傳垃圾”來清理基因組的一種方法。例如，2015 年，該實驗室摧毀了豬基因組中潛伏逆轉(zhuǎn)錄病毒的全部 62 個拷貝。這種病毒可以被重新激活，因此這種不含潛伏逆轉(zhuǎn)病毒的豬對豬-人體器官移植而言邁出了更為安全的一步。

從該實驗室誕生的公司——eGenesis 已經(jīng)開發(fā)出了多位點基因編輯的豬，這些豬的器官能被接受器官移植的病人耐受。該公司的創(chuàng)辦者之一為中國學者楊璐菡。

Church 表示，他的最終目標是實現(xiàn)人體器官或組織的供應(yīng)，這些器官、組織的基因組被修改過，因此它們對所有病毒免疫。據(jù)該研究團隊稱，這一名為重編碼的過程將精準編輯 9,811 個位點。Church 說，他們實驗室已經(jīng)開啟了重編程自己實驗室細胞供應(yīng)的進程。