摘要：一位新的基因编辑器可能很快就可以为更广泛的疾病范围打开基因疗法的大门。...

询问科学家最需要哪种基因编辑工具来推进基因疗法，他们可能会描述一个系统，该系统现在已经在哥伦比亚大学瓦格洛斯大学医师和外科医生学院的塞缪尔·斯特恩伯格实现的实现中，以及麻省理工学院和哈佛大学广泛研究所的戴维·刘。

该基因编辑器（称为Evocast）在解决一个问题上已经使基因疗法开发的问题有很长的路要走：如何在人类基因组中的定义位置添加长长的DNA而不产生不必要的修饰。

编辑器的最新迭代利用了细菌中发现的复合酶，可以编程以将整个基因（或多个基因）插入人类基因组中的特定位置，具有适合基因治疗的效率。编辑的详细信息在5月15日发表的论文中进行了描述科学。

需要高级基因编辑器

CRISPR-CAS，病毒和其他编辑系统已使现在为患者开发了数十种基因药物，但是所有当前的方法都有缺点。某些方法是精确的，但仅进行小校正。病毒是基因疗法中最常用的方法，可以插入完整的基因，但在激活免疫反应的同时可以随机地插入。

诸如唤起的工具可以使基因治疗更加可靠和有效，尤其是对于囊性纤维化和血友病等疾病，这些疾病是由成千上万个不同突变中的任何一种引起的。

Sternberg说：“例如，CFTR基因中数百至数千种不同的突变会引起囊性纤维化，因此需要大量不同的基因编辑药物来确保可以治疗每个患者。” “取而代之的是，诸如Evocast之类的东西可以实现单一的基因疗法，将一个完整健康的基因插入患者的基因组中。

“还有更多的工作要做，但是唤起是这些系统的开发中的一个里程碑，无论基本的遗传缺陷如何，都可以永久安装完整，健康的基因。”

新系统还可以在其他医学和研究应用中实现更简单，更准确的基因编辑，包括生产用于癌症治疗的汽车T细胞疗法，以及生物医学研究所需的转基因细胞系和模型生物。

新编辑器从“跳跃基因”开发

Evocast基于几年前Sternberg Lab在细菌中发现的自然系统，该实验室使基因可以跳入细菌基因组中的新位置。 （跳跃基因（也称为转座子）可以通过产生遗传多样性来使物种受益）。

该实验室认识到，铸件的几种特征（与CRISPR相关的转座酶）使它们成为潜在基因编辑系统的吸引力。一个优点是能够在过程中插入大块DNA而不打破染色体的能力，这可能会引入严重的，意外的错误。另一个是系统的“可编程性”，该系统将插入到研究人员指定的基因组中的任何位置。

适应在人类细胞中使用的细菌系统被证明具有挑战性。斯特恩伯格的研究生乔治·兰普（George Lampe）成功地开发了该系统以在人类细胞中工作，但是该技术的早期版本的效率低。

斯特恩伯格曾期望这一困难。 “存在铸造系统是为了帮助移动基因在进化时期的尺度上跳动的基因组跳跃。它们并不是有效采取行动的选择性压力，因此我们认为，与CRISPR-CAS9相比，从这些系统中挤出更多的活动将有更多的活动，该系统演变成一种非常有效，有效的系统，可以从病毒感染中节省细菌。”

人工进化改善基因编辑

斯特恩伯格（Sternberg）和兰普（Lampe）没有猜测什么变化可以改善系统，而是转向了哈佛大学的分子生物学家和有机化学家戴维·刘（David Liu），并建立了一种实验室技术PACE，该技术加速了蛋白质的演变。 Lampe将系统的性能推向了使PACE成为可行选择的点，Liu's Lab的两名研究生Isaac Witte和Simon Eitzinger将系统提升到了步伐，这使数百轮进化可以通过最小的干预来执行。

兰普说：“速度涡轮增压的进化并改善了研究人员通常可以通过有针对性的，理性设计的修改来实现的酶。” “通过速度获得的突变大大提高了整个铸造系统的性能。”

经过数百世代的发展，新的唤起系统能够编辑30％至40％的细胞，这比原始系统的较低编辑速率大大增加。

下一步

回忆系统已经达到了适合某些基因编辑和基因治疗应用的效率，研究人员正在寻求在更相关的模型系统中开始测试其系统。

同时，团队继续进行改进，包括更改其他唤起组件，以进一步提高编辑效率。

但是，目前唤起目前面临的最大挑战之一，而其他正在开发的大型DNA编辑工具是交付。

“我们如何将这些工具及其有效载荷纳入感兴趣的细胞或组织？”斯特恩伯格说。 “这是我们该领域许多人面临的挑战。”