5月2日，《自然》系列頂尖刊物《自然生物技術》（《Nature Biotechnology》）在線發(fā)表了一項關于基因編輯技術的研究成果，并被評價為“具有帶來技術和產業(yè)變化的潛能”。這項成果不是來自麻省理工，也不是來自哈佛、斯坦福，而是出自河北科技大學一位名不見經(jīng)傳的副教授韓春雨和他的團隊。

　　“該成果屬于‘中國創(chuàng)造’的尖端生物技術，不僅打破了外國基因編輯技術的專利壟斷，而且還有自己的特點和優(yōu)勢，研究水平可與國際一流大學同領域教授的工作相媲美?！敝袊茖W院動物研究所研究員李偉博士認為，韓春雨創(chuàng)造的這一基因修飾新技術，未來的應用前景非常明確也非常廣闊。

　　“但是作為一種新的工具，可能還需要在應用的過程中不斷的去完善去打磨?！?李偉說，“就像切肉一樣，一開始我們拿砍刀去切，后來發(fā)現(xiàn)還能把刀做的更加精細，更加小巧，這樣可以切出更好的效果來。”

　　橫空出世的DNA剪刀

　　長期以來，科學家們只能通過物理和化學誘變、同源重組等方式對DNA進行編輯。但這些方法都不夠方便和精確，直到2012年， CRISPR/Cas9讓科學家們看到了希望

　　對于這項轟動了中國生物界的研究成果，韓春雨所在單位——河北科技大學5月6日在其官網(wǎng)上貼出如是介紹：“該研究成果找到了對基因組位點編輯范圍更廣的基因編輯工具。該工具完全不同于以RNA為向導的CRISPR/Cas9基因編輯技術：這種從古細菌來源的Argonaute（簡稱NgAgo），利用短鏈DNA作向導，真正實現(xiàn)了對基因組的任意位置進行切割，將基因編輯的可能性推入了更廣泛的境地?！?/p>

　　自從科學家發(fā)現(xiàn)生命的遺傳密碼主要存在于DNA雙螺旋結構以來，人類就開始幻想著能通過一些基因編輯技術，對DNA核苷酸序列進行刪除和插入等操作。

　　“換句話說，人們想要通過基因編輯技術來改寫DNA這本‘生命的無字天書’，就像用電腦編輯一篇word文件，可以利用鼠標和鍵盤等手段進行編輯?！崩顐フf。然而長期以來，科學家們只能通過物理和化學誘變、同源重組等方式對DNA進行編輯。但這些方法都不夠方便和精確。直到2012年，一種名為“CRISPR/Cas9”的DNA剪切技術橫空出世，讓科學家們看到了希望。

　　CRISPR被稱作“規(guī)律間隔成簇短回文重復序列”，是在一些細菌基因組內存在的一系列成簇排列的DNA序列，是源于細菌及古細菌中的一種后天免疫系統(tǒng)。科學家們發(fā)現(xiàn)，這些重復序列和很多能夠侵入細菌的噬菌體的DNA序列相同。

　　進一步研究發(fā)現(xiàn)，這些序列在被轉錄成為RNA后，能夠和細菌產生的一類稱為CRISPR關聯(lián)蛋白Cas9的蛋白質形成復合體，起到導向作用，因此這段RNA也被稱為導向RNA。當復合體檢測到入侵的DNA和導向RNA序列一致時，Cas9蛋白就能夠切割入侵的DNA，結合細菌沉默病毒等入侵者的遺傳信息的關鍵部分，達到防御病毒等目的。

　　CRISPR展現(xiàn)“驚人實力”

　　它就像一個DNA剪刀手，剪開特定RNA序列指向的地方，開啟細胞DNA的修復過程，由于Cas9系統(tǒng)優(yōu)異的指向性和特定性，一問世就獲得了科學家們的青睞

　　與以前效率低下的DNA編輯方法相比，新出現(xiàn)的基因組編輯工具CRISPR/Cas9提供了一條捷徑。它就像一個DNA剪刀手，剪開特定RNA序列指向的地方，開啟細胞DNA的修復過程。由于Cas9系統(tǒng)優(yōu)異的指向性和特定性，一問世就獲得了科學家們的青睞。

　　科學家們認為，CRISPR可能是自20世紀70年代生物技術時代開啟以來出現(xiàn)的最重要的基因工程技術。CRISPR系統(tǒng)具有搜索和替換DNA的雙重功能，可以讓科學們通過替換堿基，輕松的改變DNA的功能。在過去的研究中，科學家們已經(jīng)證實，利用CRISPR可以治療小鼠的肌肉萎縮、罕見肝臟疾病，使人類細胞免疫HIV等驚人的功能。

　　2015年7月，一個韓國科學小組利用CRISPR RNA引導的工程核酸酶修復了兩個頻發(fā)的大的染色體倒位——它們導致了近一半的重癥血友病A病例。這是第一次證實可以用可編程核酸酶糾正患者染色體倒位和其他大型的染色體重排。

　　復旦大學生命科學學院遺傳工程國家重點實驗室的研究人員，也通過CRISPR/Cas9技術進行特定基因敲除，快速、高效地構建了血友病乙模型小鼠，以期為血友病乙的研究提供更加便捷的途徑。甚至還有研究者用CRISPR成功治療了患有遺傳性肝病和肌營養(yǎng)不良的動物。

　　令人擔心的問題不止一個

　　CRISPR/Cas9系統(tǒng)自身也存在一些缺陷，比如進入細胞后，有可能在非目標位點進行酶切，從而導致脫靶，如此可能會引發(fā)癌癥而非治愈癌癥

　　隨著對CRISPR/Cas9系統(tǒng)的研究深入，該技術現(xiàn)已廣泛地應用于生物領域的各個方面，在動物基因功能和轉基因動物研究等方面，提供了簡易、實用的基因組定點編輯技術。

　　然而，CRISPR/Cas9系統(tǒng)自身也存在一些缺陷，比如進入細胞后，有可能在非目標位點進行酶切，從而導致脫靶，如此可能會引發(fā)癌癥而非治愈癌癥。

　　“CRISPR脫靶效應常被人們掛在嘴邊，這也是該技術最大的隱患之一。但脫靶效應并不是CRISPR唯一令人擔心的問題?！崩顐ネ嘎?，目前，研究者們往往只能借助病毒載體把編碼Cas9的DNA帶入細胞。也就是說，Cas9完成切割任務之后細胞仍會繼續(xù)生產這種蛋白。這種情況下，就算是特異性非常高的Cas9也可能會發(fā)生脫靶，機體也可能會對其產生免疫反應。

　　“傳統(tǒng)基因療法面對的許多難題，也是CRISPR前進的障礙。比如，基因編輯的細胞會死亡，患者需要進行多次治療。病毒載體的遞送能力限制著基因編輯的效力。CRISPR研究者往往需要兩種病毒載體將CRISPR組分送入細胞，大大降低了效率和成功率?！崩顐フf。

　　新工具的新亮點

　　在整個生物界基因編輯技術一枝獨秀的情況下，韓春雨另辟蹊徑，找到了一種全新的基因編輯工具NgAgo，為基因編輯應用提供了更好的技術和更加多樣化的選擇

　　NgAgo是Natronobacterium gregoryi Argonaute這一短語的簡稱。韓春雨團隊就是利用格氏嗜鹽堿桿菌（Natronobacterium gregoryi）的Argonaute蛋白實現(xiàn)了DNA引導的基因組編輯，并發(fā)現(xiàn)NgAgo作為一種DNA介導的核酸內切酶，適合在人體細胞中進行基因組編輯。簡而言之，之前的方法是通過RNA尋找替換序列，而新技術通過DNA作為介導尋找替換目標。

　　“在需要編輯的基因組上，CRISPR/Cas9系統(tǒng)需要19個配對的堿基，并且這19個堿基后面必須緊鄰一個特殊的堿基序列。”李偉介紹。

　　“Cas9的‘取材’范圍有限，NgAgo的優(yōu)勢之一，就是大大擴充了基因編輯的取材范圍?！表n春雨在接受媒體采訪時表示，“在新技術幫助下，地球上大部分生物的基因都可成為基因編輯工具，這意味著基因編輯技術受限更小，便利性更大。”

　　此外，新的基因編輯工具精確性更高。李偉介紹，NgAgo要結合24個堿基，比Cas9結合的19個堿基要長5個堿基，理論上其精確性會提高1024倍。

　　“DNA編輯技術就相當于word中的‘查找’‘替換’工具，如果需要替換的是‘的’‘地’‘得’這種高頻文字，那么有可能會把不需要替換的地方也替換了，但如果要找‘一種DNA介導的核酸內切酶’這樣的詞組，則不太可能找錯?！崩顐フf。

　　韓春雨團隊的研究發(fā)現(xiàn)，NgAgo–gDNA系統(tǒng)對向導序列-靶序列錯配容忍度很低。目標DNA序列上任何一個堿基的變換都會降低NgAgo的切割效率，如有三個錯配則會使其完全失活。這在另外一個機制上提高了NgAgo使用的精確性。

　　李偉認為，在整個生物界基因編輯技術一枝獨秀的情況下，韓春雨另辟蹊徑，找到了一種全新的基因編輯工具NgAgo，為基因編輯應用提供了更好的技術和更加多樣化的選擇。