近(15)日，日本大阪大學生物調節與細胞反應學系研究團隊找到一種新穎的基因編輯方式「NICER」，讓Cas9蛋白質只在DNA雙股的其中一股產生缺口，可避免雙股DNA斷裂導致的脫靶突變，此外，藉由產生多個缺口(multiple nicks, MNs)的方式，還能再活化同源染色體間的重組機制，使DNA修復的效率提升17倍。此研究已刊登在《Nature Communications》。
 
典型的CRISPR基因編輯技術是使用內切酶Cas9切斷DNA雙股，方能插入、移除DNA、或將DNA易位。然而雙股的斷裂可能導致DNA在修復過程中意外突變，甚至嵌入外源DNA，因此CRISPR/Cas9始終存在臨床應用的安全性隱憂。
 
為了最大限度減少這些意外突變，研究團隊找到一種能讓Cas9僅在DNA的單股上產生切口，而不會引發雙股斷裂的方式，並命名為NICER(multiple nicks induced by Cas9 nickase and a homologous chromosome as an endogenous repair template)。
 
該研究第一作者富田亜希子表示，使用NICER技術，就能透過內切酶Cas9誘導的多個切口和同源染色體作為內源修復模板，藉此修複染色體的雜合突變(heterozygous mutations)。
 
儘管突變位點附近的單一切口很少被成功校正，只要在同源染色體產生多個缺口(MNs)，就能活化細胞的修復機制，其中包括BRCA1和BRCA2兩個參與同源重組的重要蛋白質，這便大大提升了同源間同源重組(interhomolog homologous recombination)的校正效率。
 
研究人員使用具有TK1基因雜合突變的人類淋巴母細胞，以Cas9內切酶對TK1區域產生單個切口，並觀察到TK1基因以較低效率被修復；而當他們用Cas9對兩條同源染色體產生多個切口時，發現TK1基因被同源重組修復的效率提升了約17倍。
 
研究員中田慎一郎表示，後續實驗的基因體分析顯示，NICER基因編輯技術很少引發脫靶突變，且能順利修復雜合突變導致的遺傳性疾病的細胞，使基因表現恢復正常。
 
由於NICER技術不涉及DNA雙股斷裂，也不會嵌入外源DNA，因此基因體不太會發生預期外的改變。除了提供典型CRISPR/Cas9的替代方案，NICER或許還能作為雜合突變遺傳性疾病的全新治療方式。
 
參考資料: https://www.genengnews.com/topics/genome-editing/new-genome-editing-method-nicer-may-reduce-off-target-mutations/