2021年12月23日發表於《自然‧化學生物學》(Nature Chemical Biology)期刊的一份研究發明了利用反轉子(retron)進行基因編輯的技術。研究稱這比 CRISPR編輯技術更準確,而且操作更方便。

過去十年來,基因編輯技術是生物學和醫學領域重要的創新技術。CRISPR和反轉子都是最早在細菌內部發現的機制,細菌依靠這種機制改變DNA以適應環境的變化。科學家發現可以利用這種機制進行基因編輯。

在此之前科學家主要使用CRISPR機制:用Cas9剪切酶把細胞基因組內的DNA某個片段剪下來,用新培養的DNA模版替換掉,之後細胞在自行修復的過程中,把新換上的DNA片段結合到基因組內,從而實現基因編輯。

這個過程中用到的DNA模版是在實驗室內培養完成後,再送入被編輯的細胞內。負責剪切基因組的Cas9也要單獨從外部送入。但是,兩者都不能保證穿透每一個細胞。這使得CRISPR編輯方法的效率受到限制。反轉子是一種由單鏈DNA 和RNA混合組成的特殊結構。在科學家實現CRISPR編輯技術後,一些研究者也想到利用反轉子來生產DNA模版可能會提高編輯的效率和準確度。然而,當時科學家對反轉子各個部位的功能還不夠明確因而沒有甚麼進展。

這份研究進行了嘗試。主要研究員美國格拉德斯通研究所(Gladstone Institutes)的賽斯希普曼(Seth Shipman)說:「反轉子起到保護細菌的作用。但是我們要改變它常規的行為,讓它按照我們的意思辦事——產生用於基因編輯的模版。」

這份研究介紹說,反轉子就像DNA的工廠,能從細胞內部產生很多份DNA模版的拷貝。科學家把整個基因編輯過程需要的所有成份和反轉子一起送入細胞,包括生成DNA模版的指令(即讓反轉子在細胞內部按照指令生成DNA模板)、Cas9,和幫助研究人員追蹤編輯效果的分子等。

合作研究員聖地牙哥洛佩茲(SantiagoLopez)說:「這意味著我們只需要向每個細胞遞送一個單元。這極大地簡化了編輯過程,為新型實驗打開了大門。」希普曼說:「我們的研究第一次展示,能產生的DNA模版越多,編輯效果越好。更精確的基因編輯技術有助於研發更有效、安全的基因藥物,和開展更先進的基礎研究。」◇