美国华裔科学家发明新型基因编辑工具，2017年诺贝尔奖本应颁给他

人类遗传密码大约有30亿个“字母”那么长，其中包含了大量信息，而这些“字母”（即碱基：A—腺嘌呤、C—胞嘧啶、T—胸腺嘧啶、G—鸟嘌呤）以DNA的形式存储在人体的几乎每一个细胞中。

在DNA复制过程中，错误偶有出现。这是一件幸事，因为这些错误正是我们在自然界中看到的遗传多样性的根源。但从人类健康的角度来看，这些错误可能导致非常严重的后果，包括让人患上黑蒙性痴呆、镰状细胞性贫血和囊性纤维化等等你听说过或者根本听说过的疾病。

现在，科学家发明了一种方法，可以通过编辑组成遗传密码基础的分子，来修复特定类型的遗传错误。

在发表于《自然》（Nature）杂志的一篇论文中，研究人员描述了一种名为ABE（腺嘌呤碱基编辑器）的新型人工酶。ABE不同于其他基因编辑技术（比如CRISPR/Cas9），因为它不需要把DNA切割开来。

尽管CRISPR具有很高的实用性，但其切割机制可能导致遗传密码中被插入错误编码，继而造成有害的影响。ABE很“干净”，这意味着它们不会影响周围的DNA。

在发表于《科学》（Science）杂志的另一篇相关论文中，CRISPR系统最初的设计者之一、来自麻省理工学院（MIT）的张锋宣布，他领导的实验室对CRISPR进行了改进，可用于编辑RNA（它跟DNA有密切联系）的同类型错误。张锋及其同事把这个新系统称为REPAIR。

大卫·刘（David Liu）

发表于《自然》杂志的突破性进展源于美国华裔科学家大卫·刘（David Liu）麾下实验室研究人员长达两年的不懈努力，他是哈佛大学梅尔金医疗保健变革性技术研究所（Merkin Institute for Transformative Technologies in Healthcare ）的负责人。

大卫·刘的团队人工合成了一种酶，它可以重新排列某一类型DNA碱基上的原子，使其转化为另一种类型的碱基，同时不会破坏周围的遗传物质。

这意味着，ABE可以把A-T碱基对转化为G-C碱基对。由于很多遗传疾病都是由单碱基突变引起的，这项技术将来可能会非常有用。

“当目标是插入或删除DNA碱基时，标准的基因组编辑方法，包括使用CRISPR……就特别有用，”周二，大卫·刘在休斯顿举行的记者招待会上说，“不过，当目标是修复点突变（译注：即单碱基突变）时，碱基编辑提供了一种更高效和更干净的解决方案。在这里，一个实用的比喻是：CRISPR像是分子剪刀，而碱基编辑器就像铅笔。”

超过5万种人类疾病，包括镰状细胞性贫血和苯丙酮尿症，都是单个遗传密码发生变异的结果——也就是30亿个字母中的1个字母发生了变异。因此，如果我们拥有一种能够用来修复点突变的技术，同时不对周围的DNA造成太大的干扰，那简直太有用了。

以一种名为HHC（遗传性血色素沉着症）的疾病为例，这种遗传疾病会导致身体从食物中吸收太多的铁质，并储存在身体组织当中，导致疲劳，关节痛，心脏功能异常，有时甚至会导致死亡。

可悲的是，目前治疗HHC的方法仍然非常原始，一种常见的补救措施是定期给患者放血，把多余的铁质从他们身体系统中排出。

而大卫·刘团队取得的主要成就之一就是，在提取自患者的人体细胞中，成功地把导致HHC的点突变修改为正常版本的基因。

一旦这种技术被应用在活人身上，其未来的应用可能会非常重要。正如研究人员在记者招待会上指出的，我们可以利用这项技术直接修复32,000种人类遗传疾病，其中很多都是致命的，而目前没有任何有用的治疗方法。不过，在碱基对编辑能够应用于人体之前，还需要做很多工作。

第一个问题是，在成年患者身上，我们必须找到办法，在正确的时间把大卫·刘合成的酶送到正确的身体组织当中。

不过，如果经基因测试发现胎儿面临患上遗传疾病的风险，那么从理论上说，这项基因编辑技术可以用于正在发育中的胚胎，从源头消除孩子患上遗传疾病的可能性。在未来，这样的“设计婴儿”甚至可以放在人造子宫中培育。不过，这距离我们还很遥远。

“要在人体治疗环境下使用这项（技术），还有大量额外工作要做，”大卫·刘说。

“举例来说，我们必须发明一种出色的输送方式，把（它）送到正确的身体组织和正确的细胞当中，并且要在患者正确的生命阶段，而那取决于病情的发展。”

他补充道：“必须认真测试使用这种编辑器的安全性以及效果。在推进到人体试验之前，必须利用人类疾病的动物模型做大量测试。在这些分子机制能够被用来治疗人类患者的疾病之前，仍然需要完成大量的工作。但是，拥有这样的技术是一个重要的起点。”

翻译：何无鱼

来源：Motherboard