透過調整切割DNA的酶，合成生物學家表示，他們可以使基因組編輯更加精確——如果該技術要在臨床上用於治療遺傳疾病，這是一項至關重要的改進。
這種名為 Cas9 的酶是分子編輯系統的關鍵組成部分，使研究人員能夠改變基因組中的特定 DNA 序列。這項名為 CRISPR-Cas9 的技術如此快速、廉價且易於使用，以至於它已經正在改變遺傳研究的方式，並且有一天可能提供一種糾正人類致病基因突變的方法。12 月 1 日，來自美國、英國和中國的研究人員在華盛頓特區召開會議，討論人類基因編輯的倫理和應用。
但在任何臨床應用之前，患者和監管機構必須確保 Cas9 酶不會對基因組造成危險的脫靶損害。“對於治療應用，我們都希望以最大的謹慎進行，以確保我們不會在不希望的位置修改基因組，”馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學的化學生物學家大衛·劉說。
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錯誤率降低
研究人員已經一直在調整 CRISPR-Cas9 的組成部分，以降低其錯誤率。例如，他們已經調整了引導 Cas9 酶到達基因組特定位點的 RNA，並對系統進行了工程改造，使研究人員可以輕鬆將其關閉，這樣該酶就不會有太多機會進行不必要的改變。
麻省理工學院和哈佛大學博德研究所的合成生物學家張峰決定專注於對 Cas9 酶本身進行工程改造。他和他的團隊改變了這種酶，使其在 RNA 引導酶和靶向 DNA 之間存在不匹配的位點上的作用可能性降低。他們生成了幾個版本的 Cas9，與未經改變的 Cas9 酶相比，脫靶錯誤至少減少了十倍。
“這只是為了緩和 Cas9 過度的‘熱情’，使其勉強接受靶向序列，而不是其他任何東西，”劉說，他沒有參與這項工作。
張的團隊建立了三個新版本的 Cas9，他們報告說，這些版本犯的錯誤更少，但在其目標位點上的活性與普通 Cas9 一樣。張指出，與其他降低 CRISPR-Cas9 錯誤率的方法不同，新的酶不需要對許多研究人員已經使用的 CRISPR-Cas9 協議進行任何更改。
不止一個答案
劉說，對於許多研究應用，未經改變的 Cas9 酶就足夠了。但對於療法，研究人員希望降低錯誤率，使其不高於人類細胞中 DNA 突變的正常率。劉估計，僅靠工程酶實現的十倍改進還不夠；他認為，對於療法，CRISPR-Cas9 基因編輯的錯誤率需要提高几個數量級的特異性。但他表示，結合各種提高特異性的方法很可能奏效。
張將這個問題比作試圖讓汽車跑得更快：新的 Cas9 酶就像安裝了一個更大的發動機。“這仍然可以與其他修改相結合，比如新增擾流板，從而產生一個改裝的酶，”他說。“有很多方法可以提高速度。”
本文經許可轉載，並於 2015年12月1日首次發表。