这种有针对性的编辑有朝一日可能用于治疗由基因组突变引起的遗传疾病，如杜氏肌营养不良症、亨廷顿氏病或某些癌症。

CRISPR技术通常通过在目标基因的起始处破坏DNA来关闭基因，当DNA重新结合在一起时引发突变。这种方法可能会导致问题，比如DNA在预定目标以外的地方断裂，断裂的DNA重新附着在不同的染色体上。

新的CRISPR-SKIP技术，发表在杂志上基因组生物学爱博网投领导者它不会破坏DNA链，而是改变目标DNA序列中的一个点。

“考虑到传统的通过破坏DNA进行基因编辑的问题，我们必须找到优化工具来完成基因修饰的方法。这是一个很好的发现，因为我们可以在不破坏基因组DNA的情况下调节基因，”伊利诺斯州生物工程教授Pablo Perez-Pinera说，他和伊利诺斯州物理学教授Jun Song一起领导了这项研究。两者都隶属于卡尔·r·伍斯研究所基因组生物学爱博网投领导者在伊利诺伊大学。

在哺乳动物细胞中，基因被分解成称为外显子的片段，这些外显子散布着似乎不编码任何东西的DNA区域。当细胞的机制将一个基因转录成RNA并翻译成蛋白质时，DNA序列中会有信号表明哪些部分是外显子，哪些不是基因的一部分。细胞将从编码部分转录的RNA拼接在一起，得到一个用于制造蛋白质的连续RNA模板。

CRISPR-SKIP在外显子开始前改变一个碱基，导致细胞将其作为非编码部分读取。

“当细胞将外显子视为非编码DNA时，该外显子不包括在成熟的RNA中，有效地从蛋白质中去除相应的氨基酸，”生物工程研究生、该论文的第一作者迈克尔·加平斯克(Michael Gapinske)说。

虽然跳过外显子会导致蛋白质缺少一些氨基酸，但最终被截断的蛋白质通常会保留部分或全部活性——这可能足以恢复某些遗传疾病的功能，同时也是卡尔伊利诺伊医学院教授的佩雷斯-皮涅拉说。

研究人员说，还有其他方法可以跳过外显子或消除氨基酸，但由于它们不会永久改变DNA，因此只能提供暂时的益处，并且需要在患者的一生中反复给药。

“通过使用CRISPR-SKIP编辑基因组DNA中的单个碱基，我们可以永久地消除外显子，因此，通过单一治疗实现对疾病的长期纠正，”物理学研究生、该研究的共同第一作者Alan Luu说。“如果我们需要重新启动外显子，这个过程也是可逆的。”

研究人员在老鼠和人类的多种细胞系中测试了这项技术，包括健康的和癌变的。

“我们在三种不同的哺乳动物细胞系中进行了测试，以证明它可以应用于不同类型的细胞。我们还在癌细胞系中证明了这一点，因为我们想证明我们可以靶向致癌基因，”宋说。“我们还没有在体内使用它;这将是下一步。”

他们对处理细胞的DNA和RNA进行了测序，发现CRISPR-SKIP系统可以高效地靶向特定碱基和跳过外显子，并且还证明了不同靶向的CRISPR-SKIP可以在必要时组合在一个基因中跳过多个外显子。研究人员希望在活体动物身上测试其效率，这是评估其治疗潜力的第一步。

例如，在杜氏肌营养不良症中，仅仅纠正5%到10%的细胞就足以达到治疗效果。使用CRISPR-SKIP，我们已经看到我们研究的许多细胞系的修饰率超过20%到30%，”Perez-Pinera说。

该小组建立了一个网络工具，允许其他研究人员搜索一个外显子是否可以用CRISPR-SKIP技术作为目标，同时最大限度地减少它与基因组中相似位点结合的机会。

由于研究人员在脱靶位点发现了一些突变，他们正在努力使CRISPR-SKIP更加高效和特异性。

“爱博网投领导者生物学是复杂的。人类基因组有超过30亿个碱基。因此，降落在与预定区域相似的位置的机会是不可忽视的，这是任何基因编辑技术都要注意的。”“我们花了这么多时间进行广泛测序以寻找脱靶突变的原因是，它可能是医学应用的主要障碍。我们希望未来基因编辑技术的改进将增加CRISPR-SKIP的特异性，这样我们就可以开始解决一些阻碍基因治疗在临床中广泛应用的问题。”