基因编辑的下一场革命?

在短短10年时间里，CRISPR彻底改变了基因编辑。这项技术在癌症、阿尔茨海默氏症和心脏病方面推动了一波新的科学发现，一些使用这种基因编辑器的基因疗法将很快为患者所用。

但是第一代基因编辑系统crispr - cas9确实有一些缺点。尽管它允许科学家在一个精确的位置编辑基因组，但控制所发生的变化往往是困难的，而最终的编辑也很难预测。

下一代的基因编辑器是需要的，一种很有前途的新技术，它依赖于寄生的“跳跃基因”，正在实验室中开发萨姆斯特恩伯格博士，生物化学与分子生物物理学助理教授，可能能够克服第一代基因编辑的局限性。

驯服跳跃基因

跳跃基因——也被称为转座子——是基因组中的移动区域，它随机地跳到基因组的其他部分。尽管由于缺乏特异性，转座子经常会对生物体造成伤害，但它们使用高效的“整合酶”酶进行动员，这种酶可以将大量的基因载荷粘贴到基因组中。斯特恩伯格实验室此前发现了一个独特的细菌转座子家族，该家族自然利用CRISPR来控制其特异性，从而提供了一种新的基因编辑模式，具有卓越的准确性和高效的DNA插入活动。

Sternberg和他的同事先前证明，基于转座子的基因编辑器似乎比原始的CRISPR技术更不可能编辑无意的基因组目标。

研究人员今天在杂志上报告说，新编辑获得惊人准确性的原因之一自然存在于编辑复合物中的单一蛋白质中。

在这项新工作中，斯特恩伯格的团队由博士生弗洛里安·霍夫曼和博士后科学家敏珠·金博士和莱斯利·贝博士领导，他们使用生化技术确定了基因插入细菌时编辑器蛋白质结合的基因组中的所有位点。这一方法揭示，虽然编辑器的主要蛋白复合物结合许多脱靶位点，但只有少数位点可以招募TnsC蛋白，这是基因插入必不可少的。

该过程的操作类似于用户在进行高级在线搜索时可能应用的一组搜索过滤器。Sternberg说:“这些基因编辑系统首先对大量可能的目标位点进行采样，然后TnsC是筛选器，只选择正确的目标位点进行DNA整合。”

研究人员还揭示了TnsC的3D结构，这项工作由以色列Fernández，博士领导，他是圣犹大儿童研究医院的合作伙伴，揭示了这个关键的蛋白质在DNA周围形成一个环，并精确定位了转座子插入的基因组目标位置。

人类的应用程序?

Sternberg说，在编辑细菌基因组时，这些转座子的分子机制的新细节应该有助于研究人员优化用于人类细胞基因组工程和临床应用的新基因编辑器。

这种基于转座子的编辑器以精确的精度进行大型基因插入的能力，可能在某些类型的基因治疗中特别有用。虽然原来的CRISPR-Cas9工具仅限于进行小的修改，但新的编辑器可能会将完整的功能性基因插入患者的细胞中。

斯特恩伯格说，尽管诸如此类的临床应用需要进一步的技术发展，但他的团队已经应对了一个挑战，并成功地使基因编辑器在实验室的人类细胞中运行。