在一項新的研究中，來(lái)自美國沙克研究所的研究人員發(fā)現基因編輯的圣杯---首次能夠在基因組的靶位點(diǎn)上將DNA插入到非分裂細胞（non-dividingcell）中，其中非分裂細胞占成年器官和組織中的大多數。他們證實(shí)這種技術(shù)能夠部分恢復失明的嚙齒類(lèi)動(dòng)物的視覺(jué)反應。它將為基礎研究和多種治療視網(wǎng)膜疾病、心臟疾病和神經(jīng)疾病等疾病的方法打開(kāi)新的途徑。相關(guān)研究結果于2016年11月16日在線(xiàn)發(fā)表在Nature期刊上，論文標題為“InvivogenomeeditingviaCRISPR/Cas9mediatedhomology-independenttargetedintegration”。

　　論文通信作者、沙克研究所基因表達實(shí)驗室教授JuanCarlosIzpisuaBelmonte說(shuō)，“我們對我們發(fā)現的這項技術(shù)感到非常激動(dòng)人心，這是因為它是我們之前不能夠做到的。我們首次能夠以未發(fā)生分裂的細胞為靶標，隨心所欲地修飾它們的DNA。這項發(fā)現的可能應用是非常巨大的。”

　　在此之前，修飾DNA的技術(shù)---如CRISPR-Cas9系統---已最為有效地利用分裂細胞（dividingcell）的正常復制機制在這些細胞（如在皮膚或腸道中的那些細胞）當中在發(fā)揮作用。沙克研究所開(kāi)發(fā)的這種新技術(shù)在將新的DNA整合到體外培養的分裂細胞中的效率比其他方法高10倍，使得它成為一種大有希望的用于研究和藥物開(kāi)發(fā)的工具。但是，更為重要的是，這種新技術(shù)首次代表著(zhù)科學(xué)家們成功地將一種新的基因插入到不再發(fā)生分裂的成體細胞（如在眼睛、大腦、胰腺或心臟中的那些細胞）中準確的DNA位點(diǎn)上，從而為在這些細胞中進(jìn)行治療應用提供新的可能。

　　為了做到這一點(diǎn)，研究人員瞄準一種被稱(chēng)作非同源末端連接（non-homologous

　　end-joining，NHEJ）的DNA修復細胞通路，其中NHEJ通過(guò)將發(fā)生常規斷裂的DNA鏈末端重新連接在一起對斷裂的DNA進(jìn)行修復。他們將這個(gè)過(guò)程與現存的基因編輯技術(shù)組合使用，從而成功地將新的DNA插入到非分裂細胞中的精確位點(diǎn)上。

　　論文共同第一作者、IzpisuaBelmonte實(shí)驗室資深研究員KeiichiroSuzuki說(shuō)，“就對活的成年有機體的基因組進(jìn)行基因編輯而言，利用這種NHEJ通路插入全新的DNA是革命性的。在此之前，沒(méi)有人做到這一點(diǎn)。”

　　首次，研究人員對NHEJ通路進(jìn)行優(yōu)化，以便與CRISPR-Cas9進(jìn)行組合使用，從而允許將DNA導入到基因組中非常準確的位點(diǎn)上。研究人員構建出一種定制的由一種核酸混合物組成的被稱(chēng)作同源非依賴(lài)性靶向整合（homology-independenttargetedintegration，HITI）的插入工具。他們隨后利用一種惰性病毒將HITI攜帶的遺傳指令運送到由人胚胎干細胞產(chǎn)生的神經(jīng)元中。

　　論文共同第一作者JunWu說(shuō)，“這是首次表明HITI可能在非分裂細胞中發(fā)揮作用。”基于獲得的這種成就，研究人員隨后成功地將這種遺傳指令運送到成年小鼠的大腦中。最終，為了探究將HITI用于基因替換療法中的可能性，他們在患有視網(wǎng)膜色素變性---一種遺傳性的視網(wǎng)膜退化疾病，可導致人失明---的模式大鼠體內測試了這種技術(shù)。在這次，研究人員利用HITI將一種功能性的Mertk基因拷貝運送到3周大的大鼠的眼睛中，其中Mertk是在視網(wǎng)膜色素變性中受到損傷的一種基因。當這些大鼠在8周大時(shí)，對它們的分析結果表明它們能夠對光線(xiàn)作出反應，而且幾項測試的結果表明它們的視網(wǎng)膜細胞發(fā)生愈合。

　　論文共同第一作者ReynaHernandez-Benitez說(shuō)，“我們能夠改善這些失明大鼠的視力。這種早期的成功提示著(zhù)這種技術(shù)是非常有希望的。”

　　研究人員的下一步將是改善HITI構建體的運送效率。正如所有的基因組編輯技術(shù)一樣，獲得足夠的細胞來(lái)整入新的DNA是一大挑戰。HITI技術(shù)的美妙之處在于它可適應于任何靶向基因組編輯系統，而不僅僅是CRISPR-Cas9。因此，隨著(zhù)這些系統的安全性和有效性得到改善，HITI的有效性也將會(huì )得到改善。

　　IzpisuaBelmonte說(shuō)，“如今，我們有一種技術(shù)允許我們修飾非分裂細胞中的DNA，修復大腦、心臟和肝臟中發(fā)生斷裂的基因。它允許我們首次能夠想象一下治愈我們之前不能夠治愈的疾病，這是激動(dòng)人心的。”