美国Broad研究所David Liu等报告了一项了不起的研究发现，他的团队开发了一种“碱基编辑器”，能在细胞内利用简单的化学反应，使DNA的一种碱基进行原子重排，变成另一种碱基。与CRISPR-Cas9等时下流行的基因编辑手段不同，这种新技术无需使DNA断裂，就能完成基因的精准编辑。(Nature. 2017年10月25日在线版 doi:10.1038/nature24644)

人体DNA的双螺旋结构由4种碱基：腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)与鸟嘌呤(G)组成。由于化学结构的问题，C不稳定，易出现自发的脱氨突变，C-G变成A-T。据估计，每天人类的每个细胞里都会出现100~500次这样的突变。而人类已知的致病单碱基变异，高达一半属于这种突变。

若能定点修复这些基因突变，将A-T变回C-G，就有望从根源上纠正人类的许多遗传疾病。研究者观察到了一个很有意思的现象——腺嘌呤(A)在出现脱氨反应后，会变成一种叫做肌苷的分子，与鸟嘌呤(G)的结构非常接近，能成功骗过细胞里的DNA聚合酶。简单几轮DNA复制后，A-T组合就能变回C-G。

自然界中并没有可在DNA中催化腺嘌呤进行脱氨反应的酶。研究者在人体中发现了一种叫做TadA的酶，可催化转运RNA上的腺嘌呤(A)，使其脱氨。尽管催化对象不同，但研究者认为它有应用潜力，于是对TadA进行了改造。将编码TadA的基因引入大肠杆菌内，使这种酶在大肠杆菌快速的繁衍中，突变出催化DNA腺嘌呤的能力。

因DNA上的腺嘌呤特别多，不能把他们全都转化为鸟嘌呤，特异性地对某个碱基进行催化，是这种技术进入实际应用的关键。通过引入切不动DNA的特殊CRISPR-Cas9系统，借助CRISPR-Cas9系统的精准，但不让它切开双链DNA，定点对腺嘌呤进行原子重排，让它变成另一种碱基。

经历了7代筛选后，研究团队终于开发出了一款全新的“碱基编辑器”，核心是能有效针对DNA的TadA酶。无论是在细菌里，还是在人类细胞中，这款编辑器都能顺利发挥作用。在人类细胞中的编辑效率超过50%。

研究者指出，这一新技术在矫正单碱基突变方面，比CRISPR-Cas9系统更有效，也更“干净”，几乎没有引起任何随机插入和删除等突变，在全基因组里的脱靶效应也优于CRISPR-Cas9技术(这是人们对CRISPR-Cas9技术安全性的最大担忧之一)。

只涉及碱基的原子重排，无需让DNA双链断裂，可降低基因治疗过程中的风险。此外，许多遗传病都是单基因突变，用这些新手段进行治疗也更有的放矢。

(编译 唐嫣)