通过调整切割DNA的酶，合成生物学家表示，他们可以使基因组编辑更加精确——如果该技术要在临床上用于治疗遗传疾病，这是一项至关重要的改进。
这种名为 Cas9 的酶是分子编辑系统的关键组成部分，使研究人员能够改变基因组中的特定 DNA 序列。这项名为 CRISPR-Cas9 的技术如此快速、廉价且易于使用，以至于它已经正在改变遗传研究的方式，并且有一天可能提供一种纠正人类致病基因突变的方法。12 月 1 日，来自美国、英国和中国的研究人员在华盛顿特区召开会议，讨论人类基因编辑的伦理和应用。
但在任何临床应用之前，患者和监管机构必须确保 Cas9 酶不会对基因组造成危险的脱靶损害。“对于治疗应用，我们都希望以最大的谨慎进行，以确保我们不会在不希望的位置修改基因组，”马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的化学生物学家大卫·刘说。
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错误率降低
研究人员已经一直在调整 CRISPR-Cas9 的组成部分，以降低其错误率。例如，他们已经调整了引导 Cas9 酶到达基因组特定位点的 RNA，并对系统进行了工程改造，使研究人员可以轻松将其关闭，这样该酶就不会有太多机会进行不必要的改变。
麻省理工学院和哈佛大学博德研究所的合成生物学家张峰决定专注于对 Cas9 酶本身进行工程改造。他和他的团队改变了这种酶，使其在 RNA 引导酶和靶向 DNA 之间存在不匹配的位点上的作用可能性降低。他们生成了几个版本的 Cas9，与未经改变的 Cas9 酶相比，脱靶错误至少减少了十倍。
“这只是为了缓和 Cas9 过度的‘热情’，使其勉强接受靶向序列，而不是其他任何东西，”刘说，他没有参与这项工作。
张的团队创建了三个新版本的 Cas9，他们报告说，这些版本犯的错误更少，但在其目标位点上的活性与普通 Cas9 一样。张指出，与其他降低 CRISPR-Cas9 错误率的方法不同，新的酶不需要对许多研究人员已经使用的 CRISPR-Cas9 协议进行任何更改。
不止一个答案
刘说，对于许多研究应用，未经改变的 Cas9 酶就足够了。但对于疗法，研究人员希望降低错误率，使其不高于人类细胞中 DNA 突变的正常率。刘估计，仅靠工程酶实现的十倍改进还不够；他认为，对于疗法，CRISPR-Cas9 基因编辑的错误率需要提高几个数量级的特异性。但他表示，结合各种提高特异性的方法很可能奏效。
张将这个问题比作试图让汽车跑得更快：新的 Cas9 酶就像安装了一个更大的发动机。“这仍然可以与其他修改相结合，比如添加扰流板，从而产生一个改装的酶，”他说。“有很多方法可以提高速度。”
本文经许可转载，并于 2015年12月1日首次发表。