在細菌的凝膠狀基質深處，存在著被稱為逆轉錄子的微小“細胞機器”，它們產生單鏈DNA來檢測某些病毒感染。現在，研究人員首次使用這些天然的DNA指令碼編寫器來修改人類細胞中的基因。一項新的研究，發表於《自然-化學生物學》，表明這項技術可以增強不同動物群體的基因編輯。
儘管廣為人知的 CRISPR 過程在近年使基因編輯變得容易得多，但該研究的資深作者，加州大學舊金山分校的生物工程師 Seth Shipman 說，它“有其自身的侷限性”。這個過程引入一種名為 Cas9 的酶來切割 DNA 片段，並提供研究人員設計的所需 DNA 模板，供細胞在修復過程中整合。但是，這種模板 DNA 是在實驗室中建立的，必須與 CRISPR 的元件分開插入——而且它並不總是能穿透細胞膜。
Shipman 和他的同事轉而使用逆轉錄子在細胞內部製造 DNA，CRISPR 過程可以很容易地利用它。逆轉錄子攜帶一種名為逆轉錄酶的酶，它可以根據 RNA 構建 DNA 鏈。加州大學舊金山分校的研究生和該研究的主要作者 Santiago Lopez 說，它們還具有“一些奇怪的 RNA 重疊環”，這有助於它們發揮功能。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
研究人員在實驗室中改造了逆轉錄子，使其產生所需的模板 DNA。此外，他們延長了 RNA 環，這一改變結果表明可以讓每個逆轉錄子產生更多的 DNA 副本。最後，他們將逆轉錄子與 CRISPR 的元件一起插入細胞中。
使用這個過程，逆轉錄子在酵母細胞中產生的模板 DNA 比在人類細胞中多 10 到 100 倍。逆轉錄子在酵母中的編輯精度也比在人類細胞中更高，這可能是由於鏈的數量不同，或是每種細胞型別修復 DNA 的方式不同。“但坦率地說，我們現在並不太擔心，”Shipman 說，“因為這僅僅是邁出了一步。” 他說，更多的調整和最佳化可能會在人類細胞中產生高度精確的編輯。
內布拉斯加大學分子生物學家 Channabasavaiah B. Gurumurthy 說：“如果我們能夠將逆轉錄子重新用於在患者細胞內產生 DNA 作為‘供體’，那麼它可以用於基因治療應用，治療諸如鐮狀細胞貧血症等疾病，這些疾病只需要修復小段的缺陷基因序列。”他沒有參與這項研究。
韓國 IBS 基因組工程中心主任金進洙（Jin-Soo Kim）說，但將外源 DNA 引入人體組織細胞也可能“引起限制基因修飾的不良免疫反應”，他也沒有參與這項工作。金補充說，單獨使用 CRISPR 的研究人員已經開發出抑制這種反應的過程，但如何適應逆轉錄子仍有待觀察。