CRISPR基因編輯系統是現代科學的一個奇蹟，但DNA的切割鏈可能不是最安全的或最理想的解決方案。哥倫比亞大學的研究人員已經開發出一種名為INTEGRATE的新版本，該版本以類似但更柔和的方式工作，它使用“跳躍基因”插入大的DNA序列而不破壞鏈。現在，他們第一次展示了這種機制。

大多數CRISPR系統的工作方式是掃描基因組以尋找特定的DNA靶標部分，移除片段然後插入新的片段。這樣可以去除不良基因，例如引起疾病的基因，並用更有益的基因代替。但是，透過所有這些剪下和貼上，有時序列無法正確地重新組合在一起，這可能導致意外的突變。

CRISPR系統的一個新興分支採用了一種更為溫和的方法，即在不移除現有DNA序列的情況下新增新的DNA序列。透過指導RNA輔助靶向插入轉座因子（INTEGRATE）就是這樣一種系統。

當哥倫比亞研究人員於今年年初在霍亂弧菌細菌中發現一個引人入勝的“跳躍基因”時，開發了INTEGRATE系統。就像其名稱所暗示的那樣，人們發現該基因在基因組中“跳躍”，並將其插入不同的位置。它無需切斷DNA鏈即可完成此操作，而是使用另一種酶將其自身插入。透過重新程式設計指導它的RNA，研究人員能夠控制“跳躍基因”插入自身的位置。所得的基因編輯工具INTEGRATE可用於插入長達10,000個鹼基的DNA序列。

對於這項新研究，研究人員著手進一步瞭解其工作原理。在亞微觀階段，事物發展很快，因此通常很難看到正在發生的事情。當透過冷凍電子顯微鏡研究時，這種成像技術會先將其快速冷凍，然後再使用電子顯微鏡以非常精細的解析度檢視正在發生的事情，從而放慢了速度。

研究小組發現，INTEGRATE使用“ Cascade”或“ Cas”複合體，就像其他CRISPR系統一樣。這大部分使用嚮導RNA掃描細胞，尋找匹配的DNA序列。當找到一個時，它會透過TniQ“轉座”蛋白將自己的基因穿梭，然後召集其他酶來幫助改變DNA。

詳細瞭解這一點後，可以確認團隊最初關於INTEGRATE如何工作的假設。研究人員表示，這一新系統應有助於使CRISPR更準確、更高效。

該研究的首席研究員Sam Sternberg表示：“我們在第一項研究中展示瞭如何利用INTEGRATE靶向細菌細胞中的DNA插入。這些新影象……以令人難以置信的分子細節解釋了生物學，將有助於我們透過指導蛋白質工程工作。”

該研究發表在《自然》雜誌上。

DNA編輯。DNA編輯是以現代分子生物學和微生物學為基礎，在分子水平上，對DNA進行重組後匯入受體細胞內，使DNA上的基因能夠在受體細胞內複製、轉錄和翻譯。

傳統的DNA編輯方法。將供體DNA大分子提取出來，在離體條件下，用適當的工具酶進行切割，再把它與載體的DNA分子連線，之後，匯入更易生長、繁殖的受體細胞中，讓它在其中進行正常的複製和表達。重組的DNA在細胞內複製和表達就會產生出人類所需要的產物。

說起來做起來難。讓科學家們焦慮的是，DNA編輯總存在脫靶的風險。何謂脫靶？就是科學家把靶點以外的不該切割地方錯誤地切割了，從而釀成不可預知的安全風險，脫靶可能會引起包括癌症在內的多種副作用。

以前檢測脫靶方案是依賴於計算機軟體預測，可靠性小，風險大。經過大量的科學實踐，目前，科學家找到二種解決脫靶風險的方法。

第一，中國科學院神經所楊輝實驗室團隊與合作者開發了一套新型脫靶檢測技術（“GOTI”脫靶檢測技術），能夠準確、靈敏地檢測到DNA編輯中是否產生了脫靶效應，有望開發出精度更高、安全性更大的新一代DNA編輯工具。

一，不破壞DNA的長鏈，因此，不破壞原始的資訊表達。傳統的DNA編輯方法，是掃描DNA鏈以尋找特定的DNA靶標部分，移除片段然後插入新的片段。去除的當然是不良片段，用更有益的片段代替引起疾病的片段，但有時核苷酸序列無法正確地重新組合，還易造成脫靶。

二、新CRISPR工具，使用一種“跳躍基因”插入大的DNA序列。何謂“跳躍基因”，這是一種形象化表達，這種基因具有類似動物跳躍一樣的特性，如果本人給它起個名字應該叫“插隊基因”，它可以輕鬆的“插隊”於排好的隊伍中（DNA序列）。這個“跳躍基因”是研究人員在霍亂弧細菌中發現了。

三，該“跳躍基因”在跳躍時，是使用一種酶將自身插入DNA序列。推測，這種酶可能決定“跳躍基因”跳到DNA哪個部位，因為酶就是一種蛋白質，蛋白質中某些氨基酸的氨基有特異性或選擇性。由此，研究人員就能夠控制“跳躍基因”插入的位置。

四，“跳躍基因”插隊後，透過重新程式設計指導RNA。

新CRISPR工具，它可能徹底改變我們治療疾病的方式。因為這種插入的片段，很容易識別與自己片段相同的生物個體，併產生“排斥”反應。DNA編輯技術目前還處於安全性審視階段。開發精準安全的編輯工具是科學家追求的目標。全人類都期待它能夠儘早投入到臨床，為那些疑難雜症、絕症患者帶來曙光。