有時生物學(xué)很殘酷，在健康和致命疾病之間，往往只有一個遺傳密碼的差異?？茖W(xué)家一直試圖在人類干細(xì)胞上研究這些微小突變，但是如何在干細(xì)胞中誘導(dǎo)產(chǎn)生這些突變一直是個難題。目前，研究界和醫(yī)藥領(lǐng)域面臨著一個最為緊迫的問題：如何準(zhǔn)確有效地捕獲罕見致病突變，以及怎樣對其進(jìn)行修正。
 

    現(xiàn)在，格萊斯頓心血管疾病研究所（GladstoneInstituteofCardiovascularDisease）的科學(xué)家開發(fā)出一種方法能夠有效的編輯人類基因組，該方法不僅能夠幫助科學(xué)家進(jìn)行基礎(chǔ)研究，還能有望通過修復(fù)病人基因組中的"bug"來治療疾病。這一技術(shù)不僅能增強(qiáng)人們在干細(xì)胞中模擬疾病的能力，也為修改遺傳密碼進(jìn)行治療奠定了基礎(chǔ)。

    領(lǐng)導(dǎo)這一研究的BruceConklin博士表示：“隨著遺傳學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們發(fā)現(xiàn)了數(shù)以百計與人類疾病有關(guān)的遺傳學(xué)突變，不過迄今為止我們還缺乏研究它們的有效方法。為此，我們需要利用強(qiáng)力有效又精確的工具，以實(shí)現(xiàn)一個堿基一個堿基地編輯人類基因組。我們的新技術(shù)就是這樣的一種方法。”

    研究遺傳學(xué)疾病的一個主要挑戰(zhàn)在于，致病突變出現(xiàn)的頻率可能低至1%，使得尋找和研究它們非常麻煩。

    論文第一作者YuichiroMiyaoka表示：“我們需要一個有效方法，能夠在數(shù)以百計的正常細(xì)胞中鑒定單個突變。為此，我們設(shè)計了特異性的熒光探針，這些探針能夠?qū)⑼蛔冃蛄信c原始序列區(qū)分開。然后，我們再對兩種序列的細(xì)胞進(jìn)行分選和檢測。即使每一千個細(xì)胞中只出現(xiàn)一個突變，我們的技術(shù)也能夠檢測得到，靈敏度比傳統(tǒng)方法高一百倍。”

    研究團(tuán)隊將這一新方法應(yīng)用到誘導(dǎo)多能干細(xì)胞中。這些iPS細(xì)胞源自人類患者的皮膚細(xì)胞，與患者細(xì)胞擁有同樣的遺傳學(xué)組成，包括了任何潛在的致病突變。研究人員通過基因編輯技術(shù)TALEN，向基因組引入特定突變。

    一些基因編輯技術(shù)，雖然能夠有效修改遺傳密碼，但其使用的標(biāo)記會在新編輯的基因組上留下“疤痕”。而這些疤痕會影響后代細(xì)胞，令之后的分析更為復(fù)雜。TALEN可以進(jìn)行無痕跡的單堿基編輯，不過這樣的編輯事件比較罕見，需要用到Conklin實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的新技術(shù)。

    Conklin表示：“我們的新技術(shù)，能夠有效捕獲和放大極為罕見的突變。這種高效高***的方法，為之后的遺傳學(xué)研究打下了良好的基礎(chǔ)。”

    （未參與該研究的）加州大學(xué)伯克利分校的分子與細(xì)胞生物學(xué)系助理教授DirkHockemeyer評價道“現(xiàn)在有不少類似TALEN這樣的強(qiáng)力基因編輯工具，我們需要將這些工具用到干細(xì)胞研究中去，新方法將大大促進(jìn)這一過程。”

    Conklin補(bǔ)充道：“我們面臨的許多最具破壞性的疾病，都是由微小的遺傳學(xué)改變引起的。我們希望這一新技術(shù)，能夠幫助人們逆轉(zhuǎn)這些有害突變，修復(fù)遺傳代碼。”