美籍華裔科學家發明全新基因剪輯工具，能直接修復32000種遺傳病

超過5萬種人類疾病，包括鐮狀細胞性貧血和苯丙酮尿症，都是單個遺傳密碼發生變異的結果。

在DNA複製過程中，錯誤偶有出現。這是一件幸事，因為這些錯誤正是我們在自然界中看到的遺傳多樣性的根源。但從人類健康的角度來看，這些錯誤可能導致非常嚴重的後果，包括讓人患上黑蒙性痴呆、鐮狀細胞性貧血和囊性纖維化等等你聽說過或者根本聽說過的疾病。

現在，科學家發明了一種方法，可以通過編輯組成遺傳密碼基礎的分子，來修復特定類型的遺傳錯誤。

在發表於《自然》（Nature）雜誌的一篇論文中，研究人員描述了一種名為ABE（腺嘌呤鹼基編輯器）的新型人工酶。ABE不同於其他基因編輯技術（比如CRISPR/Cas9），因為它不需要把DNA切割開來。

儘管CRISPR具有很高的實用性，但其切割機制可能導致遺傳密碼中被插入錯誤編碼，繼而造成有害的影響。ABE很「乾淨」，這意味著它們不會影響周圍的DNA。

在發表於《科學》（Science）雜誌的另一篇相關論文中，CRISPR系統最初的設計者之一、來自麻省理工學院（MIT）的張鋒宣布，他領導的實驗室對CRISPR進行了改進，可用於編輯RNA（它跟DNA有密切聯繫）的同類型錯誤。張鋒及其同事把這個新系統稱為REPAIR。

大衛·劉（David Liu）

發表於《自然》雜誌的突破性進展源於美國華裔科學家大衛·劉（David Liu）麾下實驗室研究人員長達兩年的不懈努力，他是哈佛大學梅爾金醫療保健變革性技術研究所（Merkin Institute for Transformative Technologies in Healthcare ）的負責人。

大衛·劉的團隊人工合成了一種酶，它可以重新排列某一類型DNA鹼基上的原子，使其轉化為另一種類型的鹼基，同時不會破壞周圍的遺傳物質。

這意味著，ABE可以把A-T鹼基對轉化為G-C鹼基對。由於很多遺傳疾病都是由單鹼基突變引起的，這項技術將來可能會非常有用。

「當目標是插入或刪除DNA鹼基時，標準的基因組編輯方法，包括使用CRISPR……就特別有用，」周二，大衛·劉在休斯頓舉行的記者招待會上說，「不過，當目標是修復點突變（譯註：即單鹼基突變）時，鹼基編輯提供了一種更高效和更乾淨的解決方案。在這裡，一個實用的比喻是：CRISPR像是分子剪刀，而鹼基編輯器就像鉛筆。」

超過5萬種人類疾病，包括鐮狀細胞性貧血和苯丙酮尿症，都是單個遺傳密碼發生變異的結果——也就是30億個字母中的1個字母發生了變異。因此，如果我們擁有一種能夠用來修復點突變的技術，同時不對周圍的DNA造成太大的干擾，那簡直太有用了。

以一種名為HHC（遺傳性血色素沉著症）的疾病為例，這種遺傳疾病會導致身體從食物中吸收太多的鐵質，並儲存在身體組織當中，導致疲勞，關節痛，心臟功能異常，有時甚至會導致死亡。

可悲的是，目前治療HHC的方法仍然非常原始，一種常見的補救措施是定期給患者放血，把多餘的鐵質從他們身體系統中排出。

而大衛·劉團隊取得的主要成就之一就是，在提取自患者的人體細胞中，成功地把導致HHC的點突變修改為正常版本的基因。

一旦這種技術被應用在活人身上，其未來的應用可能會非常重要。正如研究人員在記者招待會上指出的，我們可以利用這項技術直接修復32,000種人類遺傳疾病，其中很多都是致命的，而目前沒有任何有用的治療方法。不過，在鹼基對編輯能夠應用於人體之前，還需要做很多工作。

第一個問題是，在成年患者身上，我們必須找到辦法，在正確的時間把大衛·劉合成的酶送到正確的身體組織當中。

不過，如果經基因測試發現胎兒面臨患上遺傳疾病的風險，那麼從理論上說，這項基因編輯技術可以用於正在發育中的胚胎，從源頭消除孩子患上遺傳疾病的可能性。在未來，這樣的「設計嬰兒」甚至可以放在人造子宮中培育。不過，這距離我們還很遙遠。

「要在人體治療環境下使用這項（技術），還有大量額外工作要做，」大衛·劉說。

「舉例來說，我們必須發明一種出色的輸送方式，把（它）送到正確的身體組織和正確的細胞當中，並且要在患者正確的生命階段，而那取決於病情的發展。」

他補充道：「必須認真測試使用這種編輯器的安全性以及效果。在推進到人體試驗之前，必須利用人類疾病的動物模型做大量測試。在這些分子機制能夠被用來治療人類患者的疾病之前，仍然需要完成大量的工作。但是，擁有這樣的技術是一個重要的起點。」

翻譯：何無魚