卡耐基梅隆大學（Carnegie Mellon University）和耶魯大學（Yale University）的科學家成功研發新一代基因編輯技術，能僅僅通過靜脈注射，治癒小鼠的遺傳性血液疾病。
與最近流行的 CRISPR 基因編輯技術不同，該新技術可以用在活體動物中，能顯著降低脫靶效應（即非預期的基因突變）。這研究結果上月發表在《自然·通訊》（Nature Communications）期刊上，通過修正造血幹細胞中的致病基因，為地中海貧血和鐮刀型貧血等血液遺傳病提供全新療法。
技術突破
該技術以嶄新合成技術製造出肽核酸（PNA）分子。卡耐基梅隆化學系教授及 PNA 化學專家丹尼斯·李（Danith Ly）說：「我們利用被 FDA 批准的奈米顆粒輸送 PNA 分子和 DNA 供體，成功在小鼠中修復致病基因。而 CRISPR 基因編輯方法目前還無法達到這個效果。」
CRISPR 等基因編輯技術利用酶在目標位置切開 DNA ，然後編輯目標基因。但該技術存在兩方面的問題：第一，酶因為體積較大，所以難以直接在活體動物中注射，導致科學家必須從動物中取出細胞，在實驗室內編輯細胞的特定基因，然後再把它們放回動物體內；第二，酶切割 DNA 的準確度並不高，有可能在非目標位置切開 DNA 。
而卡耐基梅隆和耶魯的新技術則避免了這兩個問題。該技術使用生物兼容性奈米顆粒包裹 PNA—— 一種骨架類似蛋白質的奈米合成分子，由類似 DNA 及 RNA 中的鹼組成。PNA 可以打開雙鏈 DNA，在目標位置附近特異性結合，而不是剪切。另外， PNA 由於體積微細，更可以輕易放進奈米顆粒運送系統，利用這種已獲美國 FDA 批准的科技到達患處。
治癒貧血病
在最新的研究中，李教授及其研究生拉曼·巴哈（Raman Bahal）針對地中海貧血的致病基因設計了一種 PNA，加上正常血紅素基因的 DNA 供體單鏈以及幹細胞因子，透過奈米顆粒運送到小鼠體內。當 PNA 結合到 DNA 目標位置時，形成 PNA-DNA-PNA 結構，留下另一條 DNA 單鏈，這樣的結構令 DNA 供體能夠結合到致病的 DNA 位置，啟動細胞自身的 DNA 修復系統，修正致病基因。
科學家解釋，該研究在兩方面改進了基因編輯技術：第一是李教授運用的新一代 PNA —— gamma PNA，在側鏈加上聚乙二醇，令 PNA 可溶於水，具有生物兼容性，也就是說不會結合蛋白或其他生物分子。另一方面是發現加入幹細胞因子提高基因編輯效率。
李教授感謝 DSF 慈善基金會的慷慨資助，「令他能自由地發明創造，追求深遠的科學問題，比如開發分子療法，期待某一天能治癒遺傳病。」
參考資料：
- Raman Bahal et al., In vivo correction of anaemia in β-thalassemic mice by γPNA-mediated gene editing with nanoparticle delivery, Nature Communications, 2016