基因組編輯與功能基因組學
用於精確編輯的同源定向修復(HDR for precise edits)
假設你想要的不只是把一個基因弄斷,而是精確改寫它——修好一個致病字母、插入一個標籤,或把基因的一個版本換成另一個。草率的末端連接做不到這件事,它只會弄得一團糟。能做到的途徑是同源定向修復(HDR),而編輯它意味著遞給細胞一份精心寫好的模板,並勸它在縫合斷裂時照你的模板來複製。
用平實的步驟說,訣竅是這樣的。你在想改動之處附近製造一個雙鏈斷裂。在遞送編輯器的同時,你還送入一段供體DNA,它的兩端與斷裂兩側的序列匹配——即同源——而它的中段攜帶著你想要的改變。當HDR啟動時,細胞把你的供體當作據以修復的「好副本」:它讓匹配的兩端配對,照供體中段複製過去,再封上接口。結果就是你設計的序列被無縫裝在原本斷裂之處。由於匹配的同源臂把它錨定到唯一確切的位置,HDR正是編輯實現真正精確性的途徑,也是完成「敲入」——在指定位點添加新序列——的辦法。
誠實的難處在於效率。HDR依賴細胞的同源重組機器,而這套機器大多只在分裂中的細胞裡、且只在細胞週期的S期和G2期運轉;在靜息細胞裡(恰恰是許多我們最想修復的細胞)它幾乎是關著的。所以即便有完美的模板,也只有一小部分細胞接納了精確編輯,其餘的要麼得到NHEJ的插入缺失,要麼毫無改變。在不分裂細胞中這種低產率,正是研究者開發出鹼基編輯和先導編輯的核心原因——它們能在不依賴HDR的情況下做出確定的改變。
為改動一個致病字母,你在附近切割,並提供一段除校正鹼基外與該基因完全相同的供體;使用HDR的細胞會把校正過的版本複製進來,在那個確切位置治癒這個突變。
把正確答案遞給細胞,HDR就會照著複製到位。
HDR並非隨叫隨到的精確魔法。在大多數不分裂的細胞裡它幾乎不起作用,因此這些細胞中的「精確編輯」實際上可能是正確編輯、末端連接插入缺失和未編輯細胞的混合體。
又稱
另見