技術原理
NgAgo-gDNA技術是以DNA作為引導工具的基因編輯技術NgAgo-gDNA技術的工作原理與CRISPR-Cas9技術有些類似,都是在引導工具的引導下,令核酸酶對特定位點的基因序列進行切割,從而進行基因編輯。不同的是NgAgo-gDNA技術中所用到的引導工具是一段引導DNA(gDNA)而不是CRISPR-Cas9技術中的RNA。由於也不需要通過蛋白(如鋅指蛋白)來尋找需要替換的序列,因此,NgAgo-gDNA技術與CRISPR-Cas9技術一樣,較之前的基因編輯技術,在操作上要簡單方便得多,利於其在套用中的推廣。NgAgo-gDNA技術所用的核酸酶是NgAgo,一種存在於格氏嗜鹽鹼桿菌(Natronobacteriumgregoryi)中的Ago內切核酸酶蛋白。Ago核酸酶最初是由荷蘭科學家發現其可以有效地利用單鏈DNA作為短介質,去相對精準地切割基因組靶點。而最初的研究的局限性在於實驗所需要的溫度在65-75攝氏度,不能在生理條件下完成。而通過韓春雨教授團隊的不斷搜尋,最終他們發現來自於格氏嗜鹽鹼桿菌的Ago同源蛋白可以在生理條件下實現類似的功能。
NgAgo-gDNA技術可能比CRISPR-Cas9技術擁有更多優勢與CRISPR-Cas9技術相比,NgAgo-gDNA技術可編輯的靶位點的選擇範圍更大。因為Cas9需要與基因組上19個鹼基配對,並要求在這組鹼基後緊鄰一個特定的三鹼基序列(PAM序列),一定程度上限制了靶位點的選擇範圍,而NgAgo-gDNA技術中靶位點的選擇則不受PAM序列的限制,編輯對象所受限制更小,幾乎能編輯基因組內任何位置。
另外,與NgAgo結合的gDNA長度為24個鹼基,這比與Cas9結合的19個鹼基的gRNA要長5個鹼基,理論上其精確性要提高1024(4的5次方)倍。並且韓春雨團隊的研究還發現,與CRISPR-Cas9相比,NgAgo–gDNA系統對嚮導序列-靶序列錯配容忍度很低。編輯精準度更高,能更有效地避免脫靶現象。
媒體評論
《自然》雜誌執行主編尼克坎貝爾評論說:“雖然這項新技術還處於初期,但有一些理由讓我們相信它與現在普遍使用的CRISPR-Cas9技術相比有多種優勢,特別是在更精準的基因編輯方面。”我們認為NgAgo-gDNA基因編輯技術與之前的基因編輯技術相比各有特點,可能存在一定的優勢,但其推廣套用還需更進一步的研究來驗證。由於基因編輯技術整體在科學上和商業上擁有較好的發展前景,並且NgAgo-gDNA技術是中國國科學家首次發明,擁有智慧財產權優勢,建議關注該技術的研究進展。
多方質疑
2016年11月16日,由國內外二十家實驗室負責人聯名撰寫的一篇名為“QuestionsaboutNgAgo”的文章在ProteinCell雜誌上發表(Burgessetal.,2016),提出無法重複韓春雨的NgAgo實驗,將針對韓春雨的NgAgo技術的爭論推入了一個新的階段。
這二十家實驗室都來自於中外知名的大學和研究所,在基因編輯領域具有相關經驗和技術。這些作者中包括了多名前一段時間實名發聲無法重複韓春雨實驗結果的科學家,在這篇學術文章中,他們將自己重複韓春雨論文失敗的實驗數據進行了發表。因為實驗結果的整理整合和學術論文的發表需要較長的時間,學術刊物上面發表的學術質疑文章往往會晚於學術同行之間交流以及在其他平台上的質疑。但通過學術期刊發表無法重複的實驗數據,無疑是最為學術的質疑方式。
這些數據表明這些實驗室在按照韓春雨描述的實驗和檢測方法進行重複實驗的過程中,無法檢測到NgAgo介導的基因編輯的產生。