在過去的五年里，CRISPR-Cas9技術因它的簡單性和低成本，引發了基因編輯領域變革。但是，盡管這項技術能夠可靠地發現和切割靶DNA序列片段，但是按照所希望的那樣修復這種切割是一種碰運氣過程。當目標就是校正DNA中導致遺傳疾病的堿基變化時，高達50%的錯誤率是一個特別不容忽視的問題。
如今，在一項新的研究中，美國威斯康星大學麥迪遜分校生物醫學工程教授Krishanu Saha領導的一個研究團隊開發出一種能夠讓這種修復不那么容易地出錯的新方法。相關研究結果于2017年11月23日在線發表在Nature Communications期刊上，論文標題為“Assembly of CRISPR ribonucleoproteins with biotinylated oligonucleotides via an RNA aptamer for precise gene editing”。
與標準的CRISPR技術相比，這種新方法將按照所希望的那樣精確地重寫DNA序列的概率提高了10倍。這些研究人員利用一種被稱作RNA適配子(RNA aptamer)的分子膠組裝一種完整的CRISPR修復工具包并將這種工具包運送DNA切割位點上，從而實現這種更高的修復精準度。
Saha說，“這種工具包不僅提供了分子剪刀，而且還提供了細胞修復這種DNA切割所需的正確模板。鑒于這種RNA適配子比較牢固，而且非常穩定，我們所需的就是一下子將這種工具包運送到細胞中的合適位置上。”
與現有技術相比，新方法還有其他的幾項優勢。首先，這種工具包僅含有非病毒試劑，這就簡化了生產過程，并降低了在未來開展遺傳手術臨床應用時存在的安全性問題。其次，將一種RNA適配子添加到這種工具包中要比修飾Cas9蛋白更加容易，而且提供更大的靈活性。
論文第一作者、Saha實驗室的研究生Jared Carlson-Stevermer說，“我們能夠將其他的生物分子添加到這種工具包中，就像是將一塊額外的樂高積木放入一種已經存在的結構中。”
一個這樣的例子是添加熒光標記，這允許研究人員很容易地在一個細胞群體中鑒定出所有經過精確編輯的DNA序列。Saha說，“通過尋找這些熒光標簽，我們能夠實現98%的準確率。”
在這項新的研究中，這些研究人員利用這種新方法以顯著提高的保真度校正了源自一名龐貝氏癥(Pompe disease)患者的干細胞系中的一種特定突變。龐貝氏癥是由復雜的糖分子在器官和肌肉組織中堆積引起的一種罕見的遺傳性疾病。
Saha說，“這類遺傳手術并不缺乏候選的應用對象，這是因為有上萬種疾病是由較小的序列差錯造成的，而這種新方法能夠修復這些錯誤。我們的下一個目標是在動物模型中測試這種方法，并且努力重寫更長的DNA片段。”
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