基因療法是治療由遺傳異常引起的疾病的新興策略。一種形式的基因治療涉及使用諸如CRISPR-Cas9的基因組編輯技術(shù)直接修復(fù)缺陷基因。盡管具有治療潛力，但基因組編輯還可能引入不必要且可能有害的遺傳錯誤，這限制了其臨床可行性 在基因組研究中發(fā)表的一項研究中，以大阪大學(xué)為中心的研究人員報告了使用修飾版的CRISPR-Cas9，它可以編輯基因，錯誤明顯減少。

CRISPR-Cas9通過切割DNA的Cas9蛋白和短指導(dǎo)RNA(sgRNA)的聯(lián)合作用起作用，該指導(dǎo)告訴Cas9在哪里進行切割。這兩種分子一起允許基因組中的幾乎任何基因被靶向進行編輯。然而，更大的挑戰(zhàn)是找到一種方法，一旦它被定位，就對基因進行特定的改變。

“Cas9在其兩條鏈上切割DNA，基本上將目標基因分成兩部分，”首席研究員Shinakiro Nakada解釋說。“細胞試圖通過將兩個部分連接在一起來修復(fù)損傷，但最終結(jié)果是不精確的，并且經(jīng)常會留下意想不到的突變。”

細胞具有精確的修復(fù)形式，使用供體DNA作為模板來糾正損傷。該模板充當(dāng)分子藍圖，允許細胞以更高的準確度修復(fù)DNA。重要的是，通過給細胞提供不同的藍圖 - 換句話說，通過將外源供體DNA引入細胞 - 可以對缺陷基因進行高度準確的編輯。

“問題是Cas9裂解很少通過精確的途徑修復(fù)，”Nakada補充道。“我們改為使用經(jīng)過修飾的Cas9，只在一條鏈中'切割'DNA，而不是切斷兩條鏈。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們同時切割靶基因和供體DNA時，我們基本上可以通過精確修復(fù)來對目標進行精確修改基因。”

研究人員發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)方法相比，切口技術(shù)(他們稱之為目標基因和供體(SNGD)中的單一切口)極大地抑制了非預(yù)期的基因突變率。在一項實驗中，標準技術(shù)在90%的時間內(nèi)產(chǎn)生了潛在的有害錯誤，而SNGD則在不到5%的時間內(nèi)完成。重要的是，這種精確度不會損害該方法的整體性能，該方法能夠有效地實現(xiàn)所需的遺傳編輯。

Nakada指出：“我們的研究證明了靶向供體切口可以在沒有DNA切割的情況下實現(xiàn)準確的基因組編輯，這對其在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用具有重要意義。” “有許多疾病可以使像這樣的精確Cas9系統(tǒng)使基因療法更具成本效益和更安全。我們很高興看到這種技術(shù)如何被納入當(dāng)前的基因編輯技術(shù)范式。”