普林斯頓大學(Princeton University)教授Britt Adamson、麻省理工學院(MIT)教授Jonathan Weissman和基因編輯生技公司Editas Medicine等團隊，合作開發出一種稱為「Repair-seq」的篩選方法，讓研究者更了解基因編輯背後複雜的DNA修復機制，可用於協助改進基因編輯方法的效率與準確度，該研究在10月20日刊登於《Cell》。
 
在應用方面，麻省理工學院劉如謙(David Liu)與該研究團隊合作，成功以Repair-seq方法，開發出「Prime editing」基因編輯技術的改良版本，研究成果在10月14日也發表於《Cell》。
 
基因編輯技術已展現其作為研究工具和治療疾病的前景，然而現有技術仍會產生非預期的突變，造成潛在危害。
 
研究團隊首先研究最常見的基因編輯技術CRISPR-Cas9，其是以切斷雙股DNA、促使細胞修復DNA來編輯基因。而細胞中修復DNA的機制有非常多種，每一種都牽涉到多種基因與途徑。研究者希望藉由解析複雜的DNA修復機制，進一步了解這些機制如何影響到基因編輯的成效。
 
研究者以Repair-seq方法，分別將476個參與修復DNA雙股斷裂的基因關閉，並檢查以Cas9或是Cas12a編輯基因的各種結果，最後描繪出連結DNA修復結果與特定基因的高解析度圖譜。
 
該研究找出了在修復DNA雙股斷裂方面，已知的機制和新發現的機制，例如發現DNA1和MCM10基因參與修復DNA雙股斷裂的機制，並解析不同的DNA修復機制如何與特定類型的基因編輯誘導突變相關連。
 
在另一邊，劉如謙團隊開發的基因編輯新技術Prime editing，不會切斷雙股DNA，而是只切割單股DNA，但編輯基因的成功率較差。
 
Adamson和Weissman與劉如謙合作，運用Repair-seq方法，同樣檢視476個基因分別對於編輯結果的影響。研究發現，DNA「錯配修復(mismatch repair)」機制，會干擾Prime editing。
 
因此基於此一發現，研究者設計出新的Prime editing系統，在該系統中表現一種能暫時抑制錯配修復機制的MLH1dn蛋白，大幅提高了基因編輯的效率。
 
研究者認為，盡可能地了解突變背後的機制，可幫助我們優化基因編輯技術。而與劉如謙合作的研究證明，Repair-seq方法確實可用於改進其他基因編輯技術。
 
參考資料：https://www.fiercebiotech.com/research/improving-gene-editing-tools-david-liu-mit-and-princeton-scientists-uncover-clues
論文：1.https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)01176-4
2.https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)01065-5
 
(編譯/劉馨香)