“RNA橋”實現下一代基因組設計

新一代基因編輯技術多項重磅成果近期紛紛出爐。繼上周《自然·通訊》報道SeekRNA編輯工具后,《自然》26日再次公布兩篇論文,描述了一種新的基因組編輯技術。這種技術利用RNA作為引導,能在用戶指定的基因組位點插入、倒置或刪除長DNA序列,實現了對基本DNA的單步重排,是一種更簡易的基因組編輯方法。新技術或比現有技術更有優勢,比如進行更精準有效的大規模基因組編輯、介導重組而不造成意外斷裂。

用于重排基因組中長DNA序列的可編程系統,是基因組設計領域的有用工具。大規模基因組重排通常由重組酶(催化DNA斷裂和重組)或轉座酶(將DNA片段從一個位置移動到另一位置)來完成。如果這些酶可通過編程靶向特定位點,就可能成為有效的基因組編輯工具。

第一篇論文中,美國Arc研究所描述了一種將可編程重組酶用于基因編輯的技術。這些重組酶由RNA引導,RNA作為引導重組酶靶向位點和促進預選編輯的“橋”。這個“橋”含有一個指定供體DNA序列的區域以及另一個指定基因組插入位點的區域。這兩個區域都能通過獨立重編程識別并結合不同的DNA序列。這個“橋”比使用常規重組酶的現有基因編輯技術更易修飾,現有基因編輯技術需利用更復雜的蛋白質—DNA結合位點。

在另一篇論文中,日本東京大學西增弘志團隊則用冷凍電鏡解析了這種重組酶的結構,對其作用機制進行了詳細闡述。

該技術解決了其他基因組編輯方法面臨的根本難題。其目前已演示了對細菌的基因組編輯,隨著進一步探索和發展,“RNA橋”有望引領第三代RNA引導系統。同時發表的“新聞與觀點”文章表示,該技術“是大規模基因組修飾領域的一次令人欣喜的進步,有著許多值得探索的應用”。

“RNA橋”是一種全新的生物編程機制,可通過序列特異性嵌入、切除、倒置等方式,對遺傳物質進行普遍修改,相當于為活體基因組提供了“字符處理器”。這種重新排列任意兩個DNA分子的能力,也為基因組設計領域的新突破打開了大門。但目前看,仍需進一步評估該技術在不同物種和細胞類型中的可行性和安全性,包括哺乳動物細胞。

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