在细菌的凝胶状基质深处，存在着被称为逆转录子的微小“细胞机器”，它们产生单链DNA来检测某些病毒感染。现在，研究人员首次使用这些天然的DNA脚本编写器来修改人类细胞中的基因。一项新的研究，发表于《自然-化学生物学》，表明这项技术可以增强不同动物群体的基因编辑。
尽管广为人知的 CRISPR 过程在近年使基因编辑变得容易得多，但该研究的资深作者，加州大学旧金山分校的生物工程师 Seth Shipman 说，它“有其自身的局限性”。这个过程引入一种名为 Cas9 的酶来切割 DNA 片段，并提供研究人员设计的所需 DNA 模板，供细胞在修复过程中整合。但是，这种模板 DNA 是在实验室中创建的，必须与 CRISPR 的组件分开插入——而且它并不总是能穿透细胞膜。
Shipman 和他的同事转而使用逆转录子在细胞内部制造 DNA，CRISPR 过程可以很容易地利用它。逆转录子携带一种名为逆转录酶的酶，它可以根据 RNA 构建 DNA 链。加州大学旧金山分校的研究生和该研究的主要作者 Santiago Lopez 说，它们还具有“一些奇怪的 RNA 重叠环”，这有助于它们发挥功能。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
研究人员在实验室中改造了逆转录子，使其产生所需的模板 DNA。此外，他们延长了 RNA 环，这一改变结果表明可以让每个逆转录子产生更多的 DNA 副本。最后，他们将逆转录子与 CRISPR 的组件一起插入细胞中。
使用这个过程，逆转录子在酵母细胞中产生的模板 DNA 比在人类细胞中多 10 到 100 倍。逆转录子在酵母中的编辑精度也比在人类细胞中更高，这可能是由于链的数量不同，或是每种细胞类型修复 DNA 的方式不同。“但坦率地说，我们现在并不太担心，”Shipman 说，“因为这仅仅是迈出了一步。” 他说，更多的调整和优化可能会在人类细胞中产生高度精确的编辑。
内布拉斯加大学分子生物学家 Channabasavaiah B. Gurumurthy 说：“如果我们能够将逆转录子重新用于在患者细胞内产生 DNA 作为‘供体’，那么它可以用于基因治疗应用，治疗诸如镰状细胞贫血症等疾病，这些疾病只需要修复小段的缺陷基因序列。”他没有参与这项研究。
韩国 IBS 基因组工程中心主任金进洙（Jin-Soo Kim）说，但将外源 DNA 引入人体组织细胞也可能“引起限制基因修饰的不良免疫反应”，他也没有参与这项工作。金补充说，单独使用 CRISPR 的研究人员已经开发出抑制这种反应的过程，但如何适应逆转录子仍有待观察。