团队开发了一种新的一步方法来对细胞基因组进行多次编辑

基因组编辑已成为一种广泛采用的修饰细胞DNA的技术，使科学家能够在实验室研究疾病，并开发修复致病突变的疗法。但是，使用当前的方法，一次只能编辑一个位置的单元格

现在，格莱斯顿研究所的一个科学家团队开发了一种新方法，使他们能够在一个细胞内的多个位置进行精确编辑——所有这些都可以同时进行。利用被称为逆转录酶的分子，他们创造了一种可以有效修饰细菌、酵母和人类细胞中DNA的工具

“我们想通过工程工具突破基因组技术的界限，帮助我们研究生物学和疾病的真正复杂性，”副研究员Seth Shipman博士说，他是发表在《自然化学生物学》上的一项新研究的高级作者

克服限制

Shipman是逆转录酶这一新生且快速发展领域的领导者，逆转录酶是细菌免疫系统的分子成分，可以产生大量DNA。2022年，通过将逆转录酶与CRISPR-Cas9基因组编辑相结合，他的实验室开创了一种快速高效编辑人类细胞的系统

通过这项新研究，研究人员希望利用他们的系统来克服当前基因组编辑方法的局限性

该研究的第一作者之一、希普曼实验室的博士后学者Alejandro González Delgado博士解释道：“如果你想编辑基因组中多个不相邻位置的细胞，以前的标准方法是一个接一个地进行修改。”。当被输送到细胞中时，这些被称为多逆转录病毒的工程逆转录病毒可以同时进行多次编辑

多克隆的另一个好处是它们能够删除基因组的大部分

González Delgado说：“通过多克隆，我们可以进行连续的缺失，切除并折叠我们靶向的基因组区域的中间部分，使相距较远的末端更紧密地连接在一起，直到整个区域被完全删除。”

许多潜在的应用

作为他们研究的一部分，希普曼和他的团队展示了他们的新方法在分子记录和代谢工程中的即时应用。

他们之前已经证明，逆转录酶可以用于记录细胞中的分子事件，提供细胞活动和环境变化的详细日志。通过多电子管，研究人员扩展了这种方法，现在可以更灵敏地进行记录

González Delgado说：“多电子管使我们能够同时记录非常弱和非常强的信号，扩大了我们记录的动态范围。”。“最终，我们可以想象在肠道微生物组中使用这种工具来记录炎症等信号。”

至于代谢工程，科学家们表明，可以使用多基因同时编辑代谢途径中的多个基因，以快速增加细胞内靶向物质的产生。他们在一种名为番茄红素的强效抗氧化剂上测试了他们的方法，并成功地将这种化合物的产量提高了三倍

“为了开始模拟复杂的遗传疾病并最终找到治疗方法或治愈方法，我们需要同时对细胞进行许多不同的突变，”希普曼说，他也是加州大学旧金山分校生物工程和治疗科学系的副教授，也是Chan Zuckerberg生物中心研究员。“我们的新方法是朝着这个方向迈出的一步。”