到目前为止，你可能已经听说过CRISPR技术，沭鸣平台登陆它是一种“分子剪刀”，可以在目标序列上剪切DNA并进行基因编辑。CRISPR通过引入一种易于使用的方法来修改基因组，从而使医学发生了革命性的变化，但它并不是科学家可以使用的唯一工具。在今天发表在《自然》杂志上的一篇论文中，研究人员为基因编辑工具箱增加了一项新技术:prime编辑。
如果原始CRISPR机制就像一对小剪刀切割DNA编码的一个句子,“你能想到的主要编辑如文字处理软件,能够寻找精确的DNA序列和替换它们,”大卫·刘说Broad研究所化学生物学家和哈佛大学领导这项研究。常见的CRISPR技术将一段DNA完全切成两段，通常会产生一些微小的、无意中发生的基因变化，作为副产品，而prime编辑则是从双螺旋结构的其中一条开始。这种方法更加灵活，侵入性更小，并且为精确的基因编辑提供了可能性。
传统的CRISPR技术并不低;这是一个值得诺贝尔奖关注的过程，如此微小以至于没有高倍显微镜它是完全看不见的。不过，正如梅根·莫滕尼(Megan Molteni)去年为《连线》(Wired)杂志写的那样，“CRISPR的经典有点笨拙、不可靠，还有点危险。”如果Model T容易过热，那么CRISPR Classic就容易暴饮暴食。”
DNA编辑说明
与传统的基于crispr的编辑完全将DNA一分为二不同，prime编辑从双螺旋中的一条开始。
到目前为止，你可能已经听说过CRISPR技术，沐鸣平台登录线路它是一种“分子剪刀”，可以在目标序列上剪切DNA并进行基因编辑。CRISPR通过引入一种易于使用的方法来修改基因组，从而使医学发生了革命性的变化，但它并不是科学家可以使用的唯一工具。在今天发表在《自然》杂志上的一篇论文中，研究人员为基因编辑工具箱增加了一项新技术:prime编辑。
如果原始CRISPR机制就像一对小剪刀切割DNA编码的一个句子,“你能想到的主要编辑如文字处理软件,能够寻找精确的DNA序列和替换它们,”大卫·刘说Broad研究所化学生物学家和哈佛大学领导这项研究。常见的CRISPR技术将一段DNA完全切成两段，通常会产生一些微小的、无意中发生的基因变化，作为副产品，而prime编辑则是从双螺旋结构的其中一条开始。这种方法更加灵活，侵入性更小，并且为精确的基因编辑提供了可能性。
传统的CRISPR技术并不低;这是一个值得诺贝尔奖关注的过程，如此微小以至于没有高倍显微镜它是完全看不见的。不过，正如梅根·莫滕尼(Megan Molteni)去年为《连线》(Wired)杂志写的那样，“CRISPR的经典有点笨拙、不可靠，还有点危险。”如果Model T容易过热，那么CRISPR Classic就容易暴饮暴食。”
基于crispr的编辑利用一种起源于细菌的细胞防御机制来扫描病毒DNA，然后将其切成小块。一旦系统识别出它所要寻找的碱基序列(组成DNA字母表的“字母”)，它就能清楚地切断由两部分组成的DNA链，形成所谓的双链断裂。细胞检测到这种损伤后，就会利用它所拥有的任何遗传物质——通常是科学家们与CRISPR一起植入细胞的供体DNA片段——来进行修复。然而，修复过程也可能会插入一些零散的字母，或者砍掉一些已经存在的基因组片段。这些插入和删除被称为“indels”，是经典CRISPR过程的常见后果。
Indels并不总是一个问题。如果你只是在一个目标基因的中间剪断DNA，然后让它自我修复，结果往往会使该基因失去活性。但是他们不可预测的。因为DNA是按每次三个字母的顺序处理的，indels也可以抵消特定蛋白质的遗传密码，从而改变细胞的输出。如果太多的双链断裂同时被诱导，它们可能对细胞有毒。刘在一封电子邮件中解释说，如果“目标是尽量减少对细胞或患者的干扰，而不是进行所需的编辑”，“那么，创建indels这样的混合产品通常是不受欢迎的。”
同时，编辑CRISPR插入一个特定的基因序列，可以让供体的DNA漂浮在细胞中。斯坦福大学(Stanford)助理教授勒聪(Le Cong)说，目前，这些碎片的下游影响仍不清楚。勒聪曾参与布罗德研究所(Broad Institute)早期的一些CRISPR研究。
Prime编辑是为解决这些限制和调整遗传编辑过程而开发的最新工具。它采用与传统CRISPR相同的机制来定位给定基因序列的位置并指导分子工具。基于这个原因，Cong认为prime编辑的新工具是“开创性的”，这是基于crispr的编辑的一个新类别。
剪辑和修复机制是prime编辑真正不同的地方。每一个主编辑器(PE)都包含多种酶，这些酶融合成一个长而多用途的RNA片段。在主编辑器锁定基因目标后，它会切断一段DNA，而不是两段。然后，PE分子的另一部分找到刚刚剪断的DNA末端，并将其延伸，从模板中制造出一个编辑过的DNA序列。新的DNA指令是由逆转录酶产生的，逆转录酶是一种最常见的酶，它是hiv等逆转录病毒将自身整合到宿主细胞基因组中的机制。
随着新的定制的DNA序列的产生，细胞自我修复，修剪掉旧的DNA片段，并密封在新的DNA中。当细胞意识到被编辑的序列和对着它的那条链不匹配时，它就会编辑之前未被修改过的那条链，这样螺旋的两半就会接受这种变化。“这是一种非常优雅的技术，具有非常广泛的应用，”Cong说。
刘和安卓安(Andrew Anzalone)设计了几个不同版本的主编辑系统。安卓安也是该项目的负责人。为了鼓励细胞在两条DNA链上都进行镜像编辑，被称为PE3和PE3b的系统也会对未编辑的DNA链进行切割，从而启动细胞的修复机制。
科学家们在四种人类细胞和老鼠神经元中测试了不同版本的prime编辑方法。效率各不相同，但刘说，在大多数情况下，沭鸣平台登陆prime编辑被证明比传统的创建然后修补双链断裂的方法更有效，如果不是更有效的话。它生产的indel也少得多。使用PE3系统进行Prime编辑的正确率高达50%，Cong认为这对于基因编辑来说“非常有效”。
Prime编辑并不是科学家们用来编辑DNA而不产生双链断裂的第一个或唯一工具。2016年，刘的实验室首次进行碱基编辑，用化学方法将一个碱基或DNA字母替换成另一个碱基。在某些情况下，基本编辑被证明比基本编辑更有效，但它不能在很多情况下使用。基地只能做四种点编辑,编辑,只有一扇小窗的遗传物质一旦访问编辑与DNA结合,亚历克西斯Komor说,工作基础上编辑与刘和现在领导自己的化学生物学实验室加州大学圣地亚哥。
每个基因改造工具最适合做出不同的改变。刘的团队使用prime editor删除了导致台-萨氏病的四个额外碱基，并修复了导致镰状细胞病的单个碱基，这两个碱基编辑都无法完成的基因组改变和传统的CRISPR编辑都无法避免潜在的破坏性双链断裂。Cong说，但是需要删除或添加更大的遗传物质的编辑，比如遗传性心脏病，不在prime编辑的范围之内，所以双链断裂仍然是正确的方法。
任何新的基因编辑技术都会引起对意外变化的关注。Liu、Anzalone和他们的团队测试了基因组中Cas9酶特别容易发生意外编辑的16个位点，他们发现prime编辑只修改了3个位点，使其偏离目标的变化率仅为传统CRISPR的一小部分。这个较小的错误率可能是由于prime编辑需要三个配对事件(三个锁和键匹配)来完成它的工作，而不是一个。尽管如此，刘承认，将来有必要对启动编辑进行全基因组分析，他的实验室正在研究这方面的工作。
这篇发表在《自然》杂志上的论文代表了未来研究的第一步。刘说，“社区测试非常重要，如果需要的话，在尽可能多的生物体中优化素编辑。”(这项技术将通过非营利性的DNA图书馆AddGene获得。)
另一个需要研究人员回答的问题是:怎样才能最好地将“主编辑器”，也就是刘所说的超大“大分子”，放入活的有机体的细胞中，而不是试管中?短期内，科莫说，像碱基编辑这样的基本编辑将帮助像她这样的实验室研究可能导致疾病的小突变。展望未来，一旦prime编辑技术得到更多的试用，这项技术也可以为医疗条件提供治疗。根据Liu和Anzalone的估计，至少89%的已知疾病相关基因突变理论上可以通过prime编辑得到纠正。
科莫称prime编辑是“基因组编辑工具箱中一个非常酷的附加功能”。但是，就像这项新技术对2012年首创的方法进行了改进一样，prime编辑也是未来创新的起点。“每个人，”科莫说，“都需要开始研究这个问题:我们如何(同时)修改这两个方面?”