Science：简单、、廉价的基因新工具

上周，Science杂志上发表的两篇文章介绍了简单，和便宜的切割DNA插入基因进入人体细胞方法，这为基因药物的研发，改变当前昂贵、复杂的基因缺陷遗传疾病治疗程序甚至艾滋病带来了希望。

2012年6月28日的Science杂志上，Doudna的科研小组描述了一种定位和切割细菌DNA的新方法。该技术被Nature Biotechnology评为2012年度技术。上周在Science杂志上发表2篇论文的结果表明，该技术也适用于人类细胞中。另外Doudna和她的研究小组在新开放的eLife期刊上发表了相关的论文。

“修改一个有机体的基因的特定元素是促进我们认识生物和人类健康的方法，”加州大学伯克利分校分子和细胞生物学教授Doudna说。“不过，这项技术在医学和科研上面临发展瓶颈。

“我认为这将是一个真正的关键点，”其中一篇论文的主要作者之一，哈佛医学院的George Church说。“将会有很多人使用这个方法，因为它比其他技术更容易约紧凑100倍。”

“根据我们收到的反馈，这种技术可能*改变动物和植物的基因组工程，”Doudna说，“这很容易编程，并可能和聚合酶链反应（PCR）一样强大。”PCR技术使产生数百万份的小的DNA。片段更容易，并*性地改变生物研究和医学遗传学。

巡航导弹

zui近锌指核酸和TALEN蛋白（效应物核酸酶一样的转录因子）的发展，获得了很多的关注，包括当选Science杂志2012年科技突破之一。该杂志标记“巡航导弹”，因为这两种技术让研究人员只剪接基因组的特定部分。

研究人员可以使用这些方法切割DNA。片段，如果存在替代的DNA。片段，细胞将其插入而不是切割。在这种方法中，医生可以切除有缺陷或突变基因，取而代之的是一个正常的拷贝。Sangamo Biosciences公司已经显示出一个人感染艾滋病毒时，更换特定的基因可帮助他或她抵抗艾滋病。

锌指和和 TALEN 技术都需要为每个新的站点合成一个新的基因编码一个特定的蛋白质的DNA。与此相反，新的技术使用一个单一的蛋白质，只需要一个短的RNA分子编程位点特异性的DNA识别，Doudna表示。

在新的科学快讯中，Church对照了涉及Cas9酶的新技术，与插入基因到哺乳动物细胞的TALEN方法，并发现前者效率高5倍以上。

Cas9-RNA复合物比是TALEN蛋白更容易，它的体积更小，更容易滑入细胞，同时该复合物具有较低的毒性。

“现在宣布TALENS对锌指全面胜利还太早了，Church说，“但它看起来很有希望。”

基于细菌的免疫系统

Doudna在研究细菌免疫系统酶切割DNA保护自己免受病毒的工作时发现Cas9酶。这些细菌切断病毒DNA灭活病毒。

在几年前，加州大学伯克利分校地球与行星科学教授 Jill Banfield把这个不寻常的病毒免疫系统带给Doudna，并引起了Doudna的兴趣。她的研究主要集中在细胞如何利用RNA（核糖核酸）。

Doudna和她的团队的工作得出了RNA酶-RNA复合物切割DNA的细节，Cas9蛋白质和两个短RNA片段结合，绑定一个确定RNA序列的特定DNA区域。

然后，科学家简化系统至只有一个RNA片段，并在早期的Science论文上指出，他们能够剪断特定的细菌DNA区域。

这一方法与过去其他的方法相比美妙之处在于它使用一个单一的酶，Doudna说，“每个不同的点上酶不都需要改变，你只需要用不同的RNA转录重新编程，这是很容易设计和实现。”

这三篇新的论文显示了，这种细菌系统在人类细胞中同样适用。

真正我们工作的方式和处理哺乳动物细胞和其他类型的动物和植物细胞的技术，Doudna说。“这是一个的海报孩子对基础科学的作用在影响人类健康的重要的发现。”

研究人员表示，这展示了细菌免疫系统研究有望成为改变我们哺乳动物细胞核其他类型的动植物细胞工作方式的技术。