CRISPR-Cas9 基因編輯技術(shù)已被改進用于靶向RNA。圖片來源：Molekuul/SPL/Getty

發(fā)現(xiàn)了剪斷基因的分子“剪刀”的研究人員，如今開發(fā)出用于靶向并剪切RNA的類似方法。新的剪切工具應(yīng)當能幫助研究人員更好地理解RNA在細胞和疾病中的作用。一些人認為，它或許有一天可用于治療從亨廷頓氏舞蹈癥到心臟病的諸多疾病。

為研發(fā)針對這一過程的“刀片”，來自美國布羅德研究所的張鋒領(lǐng)導(dǎo)研究人員利用了CRISPR（成簇的、規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列），即細菌進化出的用于對抗病原體的系統(tǒng)。CRISPR此前被用于編輯DNA，但理論上其對RNA也應(yīng)該有效。

這些日前發(fā)表于《科學(xué)》雜志的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)探索了保護細菌的自然防御系統(tǒng)的不同方面，并且或許zui終可用來幫助人類。“大自然早已發(fā)明了所有這些真正有趣的機制。”張鋒將自己比作一名探寶者。他說：“我們只是努力參與并了解它們是如何工作的，然后將其變成對我們有用的工具。”

張鋒表示，這篇新論文將不會影響正在進行的關(guān)于誰擁有CRISPR-Cas9基因編輯方法的糾紛。他的團隊在哺乳動物細胞中使用了CRISPR-Cas9。由加州大學(xué)伯克利分校研究人員Jennifer Doudna領(lǐng)導(dǎo)的另一個團隊和法國研究人員Emmanuelle Charpentier發(fā)表了CRISPR-Cas9，并證實其在病菌中的活性。

頗具諷刺意味的是，Doudna是一篇今年3月發(fā)表于《細胞》雜志、利用CRISPR-Cas9在哺乳動物細胞中剪切RNA的論文的共同作者，而張鋒的論文聚焦的是細菌。兩種RNA操控方法或許在接近相同目的上是互補的，又或者事實可能證明一種比另一種更加有效。在日前的采訪中，每個團隊均表揚了另一團隊的工作，同時贊美了各自方法的優(yōu)勢。

張鋒介紹說，他的方法——利用C2c2酶靶向RNA——依賴于現(xiàn)有的自然系統(tǒng)，因此可能比要求更多操控的方法更加有效。發(fā)表于《細胞》雜志的上述論文通訊作者Gene Yeo表示，他同Doudna和張鋒均有過合作，并且將論文視為驅(qū)動科學(xué)發(fā)展的一種“友好競爭”的延續(xù)。“很多研究組之間總是存在一些競爭，包括我自己的研究組。”他說，“我認為，科學(xué)上的競爭是有益的。人們往往會拓展更多邊界。”

盡管Yeo指出，研究尚未證實C2c2系統(tǒng)在哺乳動物細胞中發(fā)揮作用，但張鋒表示，尚未發(fā)表的結(jié)果讓他在這一點上保持著樂觀態(tài)度。

身為加州大學(xué)圣地亞哥分校細胞和分子醫(yī)學(xué)教授的Yeo認為，在人類身上進行測試之前，兩種靶向RNA的方法都還有很長的路要走，但前景就在那里。同時，靶向RNA可能還提供了關(guān)于RNA中的改變?nèi)绾螌?dǎo)致生物學(xué)變化和疾病發(fā)展的見解。“我認為，大量的此類工具將讓我們得以監(jiān)控并研究RNA。”Yeo表示，“這幫助我們不僅將RNA視為DNA和蛋白之間的中間分子，還將其視為治療疾病和發(fā)育問題的工具。”

基因包含產(chǎn)生單鏈RNA的雙鏈DNA，而單鏈RNA又反過來產(chǎn)生生命所需的蛋白。很多疾病源自蛋白過多或過少。理論上，作用于RNA能幫助推動這些蛋白的水平上升或下降，因此提供了治療方法。

和“擺弄”基礎(chǔ)的DNA相比，操控RNA會產(chǎn)生較少的倫理顧慮，盡管基因編輯仍是治療一些疾病的更好方法。“DNA編輯的問題在于，它是*性的。”Yeo介紹說，“這或許是好事，但如果出現(xiàn)錯誤，怎么辦？”在一些情形下，比如對于腦細胞來說，DNA修復(fù)機制是如此的強大，以至于它可能在作用于RNA而非剪切DNA方面更加。

上述發(fā)表于《科學(xué)》雜志的論文報告稱，C2c2還能被用于為RNA添加熒光標記，從而成為一種追蹤并更好地理解其活動的方式。

張鋒表示，他一直對開發(fā)靶向RNA的系統(tǒng)很感興趣。他的團隊決定調(diào)研不同種類的CRISPR系統(tǒng)，以闡明其功能。研究表明，C2c2原來是一種靶向RNA的系統(tǒng)。此項研究包括了來自美國國立衛(wèi)生研究院、羅格斯大學(xué)和俄羅斯斯科爾科沃理工學(xué)院以及哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院的研究人員。和靶向特定RNA的Cas9系統(tǒng)一樣，C2c2可被直接“瞄準”到期望的RNA序列，因此看上去不太會產(chǎn)生脫靶效應(yīng)。

張鋒的同事、論文共同作者Eugene Koonin用一種更有詩意的方式描述它：“生命的進化在很大程度上是宿主—寄生蟲互動的故事。”身為美國國家生物技術(shù)信息中心進化基因組學(xué)專家的Koonin說，“當我們探尋宿主和寄生蟲之間的這種‘軍備競賽’時，便會在細胞生物應(yīng)對寄生蟲以及寄生蟲進行抵抗方面發(fā)現(xiàn)愈發(fā)復(fù)雜、新穎的方式。”