在一項新的研究中，來自美國沙克研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)基因編輯的圣杯---首次能夠在基因組的靶位點上將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(shù)。他們證實這種技術(shù)能夠部分恢復失明的嚙齒類動物的視覺反應。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新的途徑。相關研究結(jié)果于2016年11月16日在線發(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驗室教授JuanCarlosIzpisuaBelmonte說，“我們對我們發(fā)現(xiàn)的這項技術(shù)感到非常激動人心，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(xiàn)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(tǒng)---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。沙克研究所開發(fā)的這種新技術(shù)在將新的DNA整合到體外培養(yǎng)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發(fā)的工具。但是，更為重要的是，這種新技術(shù)首次代表著科學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位點上，從而為在這些細胞中進行治療應用提供新的可能。

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

　　end-joining，NHEJ）的DNA修復細胞通路，其中NHEJ通過將發(fā)生常規(guī)斷裂的DNA鏈末端重新連接在一起對斷裂的DNA進行修復。他們將這個過程與現(xiàn)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上。

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

　　首次，研究人員對NHEJ通路進行優(yōu)化，以便與CRISPR-Cas9進行組合使用，從而允許將DNA導入到基因組中非常準確的位點上。研究人員構(gòu)建出一種定制的由一種核酸混合物組成的被稱作同源非依賴性靶向整合（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，“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(nèi)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，對它們的分析結(jié)果表明它們能夠?qū)饩€作出反應，而且?guī)醉棞y試的結(jié)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，“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(gòu)建體的運送效率。正如所有的基因組編輯技術(shù)一樣，獲得足夠的細胞來整入新的DNA是一大挑戰(zhàn)。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(tǒng)，而不僅僅是CRISPR-Cas9。因此，隨著這些系統(tǒng)的安全性和有效性得到改善，HITI的有效性也將會得到改善。

　　IzpisuaBelmonte說，“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，這是激動人心的。”