科技日報記者 劉霞
美國麻省理工學院與哈佛大學博德研究所劉如謙團隊聯合哥倫比亞大學科學家，成功研發出新型基因編輯工具evoCAST。這款工具能像編程般精準地將完整基因或多個基因植入人類基因組特定位置，為遺傳疾病治療帶來突破性進展。相關成果發表于最新一期《科學》雜志。
當前主流基因編輯技術各有優劣：CRISPR-Cas9雖擅長修正短片段突變，卻難以實現完整基因的嵌入；病毒載體雖可輸送完整基因，但存在隨機整合風險且易引發免疫反應。
而evoCAST這一直接將整個基因整合到基因組內的靶向整合技術，為需要完整基因替換的疾病，如囊性纖維化、血友病等，提供了通用療法。
以囊性纖維化為例，CFTR基因中有成百上千種突變可能致病。因此針對不同患者、不同突變，需要不同的基因編輯療法。若能直接將健康基因完整植入，就能惠及所有突變類型患者。
evoCAST采用的“CRISPR相關轉座酶”（CAST），是細菌天然存在的一種系統，可幫助基因“跳躍”，實現一種特殊的嵌入過程。CAST不僅能安全攜帶大片段DNA精準“著陸”至目標區域，還能保持染色體結構完整，相對來說更加安全。
但天然CAST系統在人類細胞內的編輯效率不足0.1%。鑒于此，研究團隊開發出一種加速蛋白質進化的工具——噬菌體輔助連續進化，以快速獲得所需的轉座酶。通過數百代迭代，evoCAST終于“呱呱墜地”。
測試結果顯示，evoCAST使DNA嵌入效率躍升至10%—30%，較原始系統提升數百倍，且幾乎不產生基因損傷副產物。
目前，科學家正拓展模型測試，并優化系統組件，以提升其編輯效率。不過，他們也坦言，如何將編輯工具與治療基因高效遞送至目標組織，仍是evoCAST等大型編輯技術面臨的共性挑戰。
