咔嚓，咔嚓。如果你一直关注基因编辑的热议，脑海中浮现的第一个画面可能是一把剪刀。如今，当科学家使用流行的基因编辑工具CRISPR时，他们本质上是用分子剪刀剪开标志性双螺旋的两条链，然后插入新基因并让细胞恢复。
但革命性的CRISPR-Cas9系统有其局限性。DNA中的这些双链断裂会产生不受控制的、不必要的插入和删除的混合物。科学家们认为它们实际上可能会干扰被编辑基因的功能。除此之外，这种方法在精确纠正大多数类型的突变（可能导致一系列遗传疾病）方面效率不高。
CRISPR也不是唯一广泛使用的基因组编辑方法。2016年，研究人员开发了一种称为“碱基编辑”的方法，它无需剪切双螺旋即可直接将DNA的一个字母转换为另一个。如果说CRISPR方法像使用剪刀，那么碱基编辑更像使用铅笔。然而，即使是它也无法进行精确的插入或删除，例如纠正导致泰-萨克斯病或囊性纤维化的多余或缺失的DNA字母所需的那些。
现在，哈佛大学和麻省理工学院布罗德研究所的研究人员开发了一种新方法，他们称其更像文字处理器的“搜索和替换”工具。科学家们表示，这种方法周一发表在《自然》杂志上，是第一个能够在不破坏双螺旋的情况下在人体细胞中进行插入或删除的基因编辑形式。
为改变做好准备
迄今为止，人类DNA中可能出现超过75万种与遗传疾病相关的变化。例如，镰状细胞性贫血是由于编码血红蛋白（为细胞提供氧气）的基因中特定的“A”碱基对突变为“T”而引起的。
这种遗传多样性的盛宴与相对较少的可用基因编辑剂形成鲜明对比。这项研究的主要作者、布罗德研究所的研究员David Liu表示，这种被称为“先导编辑”的新方法使用了一种实验室制造的蛋白质和一个“向导”RNA分子。
这些经过工程改造的大分子协同进行一系列步骤，以靶向、写入和修复DNA，从而实现所需的编辑。最终结果是永久性编辑，替换双螺旋两侧的原始DNA序列。
在最初的研究中，科学家们报告了使用先导编辑器在人体细胞中进行的超过175次编辑，其中包括纠正镰状细胞和泰-萨克斯病的遗传原因。他们还发现，与CRISPR-Cas9系统相比，这种方法产生的“脱靶”编辑要少得多，CRISPR-Cas9系统有时会错误地剪切基因。
但研究人员表示，他们不会完全放弃其他方法而选择先导编辑。他们预计所有三种类型的编辑剂都将在基础研究中发挥不同的——有时是相互支持的——作用。
“（CRISPR方法）、碱基编辑器和先导编辑器各有其互补的优缺点，”Liu在新闻发布会上说。“就像剪刀、铅笔和文字处理器各有其独特而有用的作用一样。”
Liu还补充说，他们仍处于测试该模型的早期阶段。“这是分子科学领域长期以来的愿望的开始，即对生物体内的任何DNA进行改变，”他说。“当然，要完全实现这个目标还需要做更多的工作。”
