研究人员推出了一项新技术，称为最小多功能基因干扰技术（mvGPT）。这一突破允许对基因进行精确编辑，并能够同时激活和抑制基因表达。这一创新方法对治疗遗传疾病和加深我们对DNA功能的理解具有重要前景。
突破性的创新往往来源于对现有技术的重新构想。例如，iPhone将电话、网页浏览器和相机等多种设备的功能整合到了一起。
同样，基因编辑也经历了演变。研究人员不再依赖于不同的工具来进行基因修改和表达调控，而是将这些功能结合到一个工具中，能够在同一细胞内同时且独立地治疗多种遗传疾病。
将基因编辑与调控相结合
最近，宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院的健康精准工程中心（CPE4H）科学家在《自然通讯》中发表的一项研究介绍了最小多功能基因干扰技术（mvGPT）。
该技术能够同时精确编辑基因、增强基因表达和抑制基因活性，为遗传疾病的创新治疗和更深入理解我们DNA的运作开辟了道路。
“并非所有遗传疾病仅源于基因代码中的错误，”化学与生物分子工程（CBE）和生物工程（BE）系的总统宾夕法尼亚紧凑型副教授，同时也是论文的主要作者Sherry Gao解释道。“在某些情况下，如I型糖尿病等具有遗传基础的疾病，会受到基因表达水平的影响。”
一个具备多种功能的设备
此前，同时解决多个不相关的遗传问题——例如在抑制一个基因的同时编辑另一个基因——需要多个不同的工具。“我们的目标是创建一个统一的平台，能够高效地修改DNA并调节基因表达的上下，”Gao实验室的博士研究生、论文的共同第一作者Tyler Daniel表示。
该系统将一种先进的“Prime Editor”与已建立的方法结合在一起，能够修改DNA序列、增强和降低基因表达。“所有这些功能彼此独立运作，”Daniel指出。“它们可以同时发生，而不会相互影响。”
“这种对DNA序列及基因表达编辑的准确性在之前是无法实现的，”他补充道。“每个功能都是自主工作的。就像我们将一辆故障的汽车修好，修复了导航系统，调高了音频音量，并同时减少了空调。”
精确编辑的影响
研究团队在携带与威尔逊病相关突变的人类肝细胞上测试了mvGPT，成功修正了该突变，同时增强了与I型糖尿病治疗相关的基因，并抑制了与转运蛋白淀粉样变相关的基因。在数个实验中，mvGPT全部三项功能的表现都非常精准，展示了其同时应对多种遗传疾病的能力。
由于mvGPT占用的空间比三个单独工具要小，因此更方便进入细胞。研究人员展示了mvGPT可以通过多种方法成功输送，包括用于基因编辑的mRNA链和病毒载体。
“拥有一个能够同时执行所有这些任务的单一工具显著简化了过程，因为它减少了需要引入细胞的机械设备数量，”Gao说。
追求更大的成果
随着在人类细胞中的良好结果，研究人员正在准备在动物模型中评估mvGPT，并探索其在其他与遗传相关的疾病（例如心血管疾病）中的应用。“我们的工具越先进，我们在治疗遗传疾病方面的效果就会越好，”Gao总结道。
该研究在宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院进行，由国家科学基金会（CBET-2143626）和国家卫生研究院（HL157714）支持。
其他共同作者包括来自莱斯大学的共同第一作者Qichen Yuan和Hongzhi Zeng；Emmanuel C. Osikpa，Qiaochu Yang，Advaith Peddi，Liliana M. Abramson和Boyang Zhang，亦来自莱斯大学；以及来自贝勒医学院的Qingzhuo Liu，Yongjie Yang和Yong Xu。
