在DNA復(fù)制過程中，錯誤偶有出現(xiàn)。這是一件幸事，因?yàn)檫@些錯誤正是我們在自然界中看到的遺傳多樣性的根源。但從人類健康的角度來看，這些錯誤可能導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果，包括讓人患上黑蒙性癡呆、鐮狀細(xì)胞性貧血和囊性纖維化等等你聽說過或者根本聽說過的疾病。

現(xiàn)在，科學(xué)家發(fā)明了一種方法，可以通過編輯組成遺傳密碼基礎(chǔ)的分子，來修復(fù)特定類型的遺傳錯誤。

在發(fā)表于《自然》（Nature）雜志的一篇論文中，研究人員描述了一種名為ABE（腺嘌呤堿基編輯器）的新型人工酶。ABE不同于其他基因編輯技術(shù)（比如CRISPR/Cas9），因?yàn)樗恍枰袲NA切割開來。

盡管CRISPR具有很高的實(shí)用性，但其切割機(jī)制可能導(dǎo)致遺傳密碼中被插入錯誤編碼，繼而造成有害的影響。ABE很“干凈”，這意味著它們不會影響周圍的DNA。

在發(fā)表于《科學(xué)》（Science）雜志的另一篇相關(guān)論文中，CRISPR系統(tǒng)最初的設(shè)計者之一、來自麻省理工學(xué)院（MIT）的張鋒宣布，他領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室對CRISPR進(jìn)行了改進(jìn)，可用于編輯RNA（它跟DNA有密切聯(lián)系）的同類型錯誤。張鋒及其同事把這個新系統(tǒng)稱為REPAIR。

大衛(wèi)·劉（David Liu）

發(fā)表于《自然》雜志的突破性進(jìn)展源于美國華裔科學(xué)家大衛(wèi)·劉（David Liu）麾下實(shí)驗(yàn)室研究人員長達(dá)兩年的不懈努力，他是哈佛大學(xué)梅爾金醫(yī)療保健變革性技術(shù)研究所（Merkin Institute for Transformative Technologies in Healthcare ）的負(fù)責(zé)人。

大衛(wèi)·劉的團(tuán)隊人工合成了一種酶，它可以重新排列某一類型DNA堿基上的原子，使其轉(zhuǎn)化為另一種類型的堿基，同時不會破壞周圍的遺傳物質(zhì)。

這意味著，ABE可以把A-T堿基對轉(zhuǎn)化為G-C堿基對。由于很多遺傳疾病都是由單堿基突變引起的，這項技術(shù)將來可能會非常有用。

“當(dāng)目標(biāo)是插入或刪除DNA堿基時，標(biāo)準(zhǔn)的基因組編輯方法，包括使用CRISPR……就特別有用，”周二，大衛(wèi)·劉在休斯頓舉行的記者招待會上說，“不過，當(dāng)目標(biāo)是修復(fù)點(diǎn)突變（譯注：即單堿基突變）時，堿基編輯提供了一種更高效和更干凈的解決方案。在這里，一個實(shí)用的比喻是：CRISPR像是分子剪刀，而堿基編輯器就像鉛筆。”

超過5萬種人類疾病，包括鐮狀細(xì)胞性貧血和苯丙酮尿癥，都是單個遺傳密碼發(fā)生變異的結(jié)果——也就是30億個字母中的1個字母發(fā)生了變異。因此，如果我們擁有一種能夠用來修復(fù)點(diǎn)突變的技術(shù)，同時不對周圍的DNA造成太大的干擾，那簡直太有用了。

以一種名為HHC（遺傳性血色素沉著癥）的疾病為例，這種遺傳疾病會導(dǎo)致身體從食物中吸收太多的鐵質(zhì)，并儲存在身體組織當(dāng)中，導(dǎo)致疲勞，關(guān)節(jié)痛，心臟功能異常，有時甚至?xí)?dǎo)致死亡。

可悲的是，目前治療HHC的方法仍然非常原始，一種常見的補(bǔ)救措施是定期給患者放血，把多余的鐵質(zhì)從他們身體系統(tǒng)中排出。

而大衛(wèi)·劉團(tuán)隊取得的主要成就之一就是，在提取自患者的人體細(xì)胞中，成功地把導(dǎo)致HHC的點(diǎn)突變修改為正常版本的基因。

一旦這種技術(shù)被應(yīng)用在活人身上，其未來的應(yīng)用可能會非常重要。正如研究人員在記者招待會上指出的，我們可以利用這項技術(shù)直接修復(fù)32,000種人類遺傳疾病，其中很多都是致命的，而目前沒有任何有用的治療方法。不過，在堿基對編輯能夠應(yīng)用于人體之前，還需要做很多工作。

第一個問題是，在成年患者身上，我們必須找到辦法，在正確的時間把大衛(wèi)·劉合成的酶送到正確的身體組織當(dāng)中。

不過，如果經(jīng)基因測試發(fā)現(xiàn)胎兒面臨患上遺傳疾病的風(fēng)險，那么從理論上說，這項基因編輯技術(shù)可以用于正在發(fā)育中的胚胎，從源頭消除孩子患上遺傳疾病的可能性。在未來，這樣的“設(shè)計嬰兒”甚至可以放在人造子宮中培育。不過，這距離我們還很遙遠(yuǎn)。

“要在人體治療環(huán)境下使用這項（技術(shù)），還有大量額外工作要做，”大衛(wèi)·劉說。

“舉例來說，我們必須發(fā)明一種出色的輸送方式，把（它）送到正確的身體組織和正確的細(xì)胞當(dāng)中，并且要在患者正確的生命階段，而那取決于病情的發(fā)展。”

他補(bǔ)充道：“必須認(rèn)真測試使用這種編輯器的安全性以及效果。在推進(jìn)到人體試驗(yàn)之前，必須利用人類疾病的動物模型做大量測試。在這些分子機(jī)制能夠被用來治療人類患者的疾病之前，仍然需要完成大量的工作。但是，擁有這樣的技術(shù)是一個重要的起點(diǎn)。”