作者：昭阳/南京农业大学

一、引导编辑的概念

在波士顿布罗德研究所的实验室里，David R. Liu教授团队用移液枪在培养皿中精确修改DNA中的碱基，进行着21世纪最精密的工作之一——引导编辑。

引导编辑（PE）系统由多种分子机器组合而成：一种是部分失活的Cas9切口酶，它可以产生DNA单链切口；一种向导RNA，它既指定了编辑的位置，也包含了替换该位点的新遗传指令；以及一种逆转录酶，它使用RNA作为模板对DNA进行特定的改变。

简单来说，引导编辑就是通过精确的指南来“剪掉”或“修改”DNA中的特定部分，甚至可以插入新的遗传信息，这样就能改变生物体的特征或修复遗传缺陷。与传统的CRISPR-Cas9技术相比，引导编辑不仅能够删除错误的碱基，还能精确地插入新的碱基，实现碱基的任意转换。

二、引导编辑效率的优化

自引导编辑出世以来，科学家对它的优化探索不断，例如，David R. Liu团队开发出工程化的pegRNA，将PE系统的编辑效率提高了3-4倍，且没有增加脱靶率；高彩霞研究组在植物中建立了更高效、广适的新型引导编辑系统ePPE，通过对引导编辑系统的蛋白组分进行改造，相比于比PPE的编辑效率可提高5.8倍。

三、引导编辑的应用

在哈佛医学院的研究中，科学家用这套系统清除了阿尔茨海默病关键风险基因APOE4，操作精度达到原子级别——相当于在埃菲尔铁塔上更换特定螺丝而不影响整体结构。中国科学家则运用及优化该技术在水稻、玉米、小麦、番茄等作物基因组中编辑目标基因，在基因史中嵌入了新的诗篇。

目前，科学家们已经成功利用引导编辑技术修复了导致镰刀型细胞贫血症等遗传疾病的基因突变。随着脂质纳米颗粒递送系统的突破，科学家已能在小鼠肝脏中完成大范围的基因修正，为遗传病治疗开辟新航道。

四、引导编辑的总结与展望

这项技术的独特之处在于其精确性和灵活性。它可以在不切断DNA双链的情况下进行编辑，这种特性大大降低了基因编辑过程中出现错误的风险，使得过程更加安全可靠。

然而，引导编辑技术的发展也面临着伦理和安全性的考量。科学家们正在努力完善这项技术，确保其应用的准确性和安全性，同时也应积极探讨相关的伦理规范，以确保这项技术能够造福人类。

我们正从单一的基因剪刀时代，迈入精雕细琢的基因组微雕纪元。正如一首优美的交响乐需要各种乐器的和谐配合，生命科学的进步也需要各种技术的协同发展。引导编辑技术的出现，为这场壮丽的生命乐章增添了新的色彩，让我们对未来的探索充满期待。

文：昭阳/南京农业大学

图片取自：

https://www.genomeweb.com/gene-silencinggene-editing/improved-cytosine-base-editing-tech-eliminates-problem-undesired