日本科学家开发出更安全的基因编辑技术NICER

　　最近，日本大阪大学领导的研究团队开发出一种新的基因编辑技术，它与CRISPR/Cas9一样高效，同时还能大大减少这些非预期的突变。

　　

CRISPR/Cas9基因编辑技术的出现让研究人员能够精准地改变生物体DNA，从而修复那些导致遗传疾病的突变。然而，它的治疗应用受到限制，因为DNA双链断裂和外源DNA的随机插入可能会导致非预期的基因组改变。

最近，日本大阪大学领导的研究团队开发出一种新的基因编辑技术，它与CRISPR/Cas9一样高效，同时还能大大减少这些非预期的突变。这种新技术名为NICER，它利用切口酶（nickase）在单条DNA链上产生多个小切口。

这篇题为“Inducing multiple nicks promotes interhomolog homologous recombination to correct heterozygous mutations in somatic cells”的论文于9月15日发表在《Nature Communications》杂志上。

传统的CRISPR/Cas9编辑技术使用了向导RNA（gRNA）和Cas9酶。向导RNA靶定DNA的特定部分，Cas9酶在该位置启动双链DNA结构的断裂。这种双链断裂是引发DNA变化的关键。然而，细胞对双链断裂的修复可能导致非预期的DNA突变，以及外源DNA整合到人类基因组中，这引发了对CRISPR/Cas9技术临床安全性的担忧。

为了最大限度减少这些非预期突变，研究人员研究了Cas9切口酶的应用，Cas9切口酶在DNA中产生单链断裂或“缺口”，通常在不引起突变的情况下进行修复。

文章第一作者、大阪大学医学系研究科的Akiko Tomita表示：“基因组中的每条染色体都有一个‘同源’副本。对于杂合突变（也就是突变出现在一条染色体上，而不出现在同源副本上），NICER技术可以未突变的同源染色体作为模板进行修复。”

在初步实验中，研究小组使用了人类淋巴母细胞，其TK1基因携带已知的杂合突变。他们用切口酶处理这些细胞，当TK1区域产生单个切口时，TK1活性的恢复率很低。然而，当切口酶在两条同源染色体上的该区域诱导多个切口时，通过激活细胞修复机制，基因校正的效率提高了约17倍。这一过程部分依赖于BRCA1和BRCA2。

通讯作者Shinichiro Nakada称：“进一步的基因组分析表明，NICER技术很少引起脱靶突变。我们很高兴地发现，NICER在涉及杂合突变的遗传病细胞中恢复了致病基因的表达。”

由于NICER方法不涉及DNA双链断裂或外源DNA的使用，因此该技术似乎是传统CRISPR/Cas9方法的安全替代方案。这项研究为基因组编辑技术提供了新的视角，拓宽了CRISPR/Cas9介导的基因编辑的潜在临床应用。