上周，Science雜志上發(fā)表的兩篇文章介紹了簡(jiǎn)單，和便宜的切割DNA插入基因進(jìn)入人體細(xì)胞方法，這為基因藥物的研發(fā)，改變當(dāng)前昂貴、復(fù)雜的基因缺陷遺傳疾病治療程序甚至艾滋病帶來(lái)了希望。

2012年6月28日的Science雜志上，Doudna的科研小組描述了一種定位和切割細(xì)菌DNA的新方法。該技術(shù)被Nature Biotechnology評(píng)為2012年度技術(shù)。上周在Science雜志上發(fā)表2篇論文的結(jié)果表明，該技術(shù)也適用于人類細(xì)胞中。另外Doudna和她的研究小組在新開(kāi)放的eLife期刊上發(fā)表了相關(guān)的論文。

“修改一個(gè)有機(jī)體的基因的特定元素是促進(jìn)我們認(rèn)識(shí)生物和人類健康的方法，”加州大學(xué)伯克利分校分子和細(xì)胞生物學(xué)教授Doudna說(shuō)。“不過(guò)，這項(xiàng)技術(shù)在醫(yī)學(xué)和科研上面臨發(fā)展瓶頸。

“我認(rèn)為這將是一個(gè)真正的關(guān)鍵點(diǎn)，”其中一篇論文的主要作者之一，哈佛醫(yī)學(xué)院的George Church說(shuō)。“將會(huì)有很多人使用這個(gè)方法，因?yàn)樗绕渌夹g(shù)更容易約緊湊100倍。”

“根據(jù)我們收到的反饋，這種技術(shù)可能*改變動(dòng)物和植物的基因組工程，”Doudna說(shuō)，“這很容易編程，并可能和聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）一樣強(qiáng)大。”PCR技術(shù)使產(chǎn)生數(shù)百萬(wàn)份的小的DNA。片段更容易，并*性地改變生物研究和醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)。

巡航導(dǎo)彈

zui近鋅指核酸和TALEN蛋白（效應(yīng)物核酸酶一樣的轉(zhuǎn)錄因子）的發(fā)展，獲得了很多的關(guān)注，包括當(dāng)選Science雜志2012年科技突破之一。該雜志標(biāo)記“巡航導(dǎo)彈”，因?yàn)檫@兩種技術(shù)讓研究人員只剪接基因組的特定部分。

研究人員可以使用這些方法切割DNA。片段，如果存在替代的DNA。片段，細(xì)胞將其插入而不是切割。在這種方法中，醫(yī)生可以切除有缺陷或突變基因，取而代之的是一個(gè)正常的拷貝。Sangamo Biosciences公司已經(jīng)顯示出一個(gè)人感染艾滋病毒時(shí)，更換特定的基因可幫助他或她抵抗艾滋病。

鋅指和和 TALEN 技術(shù)都需要為每個(gè)新的站點(diǎn)合成一個(gè)新的基因編碼一個(gè)特定的蛋白質(zhì)的DNA。與此相反，新的技術(shù)使用一個(gè)單一的蛋白質(zhì)，只需要一個(gè)短的RNA分子編程位點(diǎn)特異性的DNA識(shí)別，Doudna表示。

在新的科學(xué)快訊中，Church對(duì)照了涉及Cas9酶的新技術(shù)，與插入基因到哺乳動(dòng)物細(xì)胞的TALEN方法，并發(fā)現(xiàn)前者效率高5倍以上。

Cas9-RNA復(fù)合物比是TALEN蛋白更容易，它的體積更小，更容易滑入細(xì)胞，同時(shí)該復(fù)合物具有較低的毒性。

“現(xiàn)在宣布TALENS對(duì)鋅指全面勝利還太早了，Church說(shuō)，“但它看起來(lái)很有希望。”

基于細(xì)菌的免疫系統(tǒng)

Doudna在研究細(xì)菌免疫系統(tǒng)酶切割DNA保護(hù)自己免受病毒的工作時(shí)發(fā)現(xiàn)Cas9酶。這些細(xì)菌切斷病毒DNA滅活病毒。

在幾年前，加州大學(xué)伯克利分校地球與行星科學(xué)教授 Jill Banfield把這個(gè)不尋常的病毒免疫系統(tǒng)帶給Doudna，并引起了Doudna的興趣。她的研究主要集中在細(xì)胞如何利用RNA（核糖核酸）。

Doudna和她的團(tuán)隊(duì)的工作得出了RNA酶-RNA復(fù)合物切割DNA的細(xì)節(jié)，Cas9蛋白質(zhì)和兩個(gè)短RNA片段結(jié)合，綁定一個(gè)確定RNA序列的特定DNA區(qū)域。

然后，科學(xué)家簡(jiǎn)化系統(tǒng)至只有一個(gè)RNA片段，并在早期的Science論文上指出，他們能夠剪斷特定的細(xì)菌DNA區(qū)域。

這一方法與過(guò)去其他的方法相比美妙之處在于它使用一個(gè)單一的酶，Doudna說(shuō)，“每個(gè)不同的點(diǎn)上酶不都需要改變，你只需要用不同的RNA轉(zhuǎn)錄重新編程，這是很容易設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。”

這三篇新的論文顯示了，這種細(xì)菌系統(tǒng)在人類細(xì)胞中同樣適用。

真正我們工作的方式和處理哺乳動(dòng)物細(xì)胞和其他類型的動(dòng)物和植物細(xì)胞的技術(shù)，Doudna說(shuō)。“這是一個(gè)的海報(bào)孩子對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)的作用在影響人類健康的重要的發(fā)現(xiàn)。”

研究人員表示，這展示了細(xì)菌免疫系統(tǒng)研究有望成為改變我們哺乳動(dòng)物細(xì)胞核其他類型的動(dòng)植物細(xì)胞工作方式的技術(shù)。