一种新的“查找和替换”基因组编辑方法，使科学家能够对活细胞的遗传密码进行大规模的更改，其速度比以前的编辑技术快一倍。新方法可用于工程化生产新蛋白质的细胞，或设计“防火墙”以阻止工程细胞传播其DNA。
利用一种新的基因组工程方法，哈佛大学和麻省理工学院的研究人员能够系统地将整个基因组中的一个三字母DNA“单词”（或密码子）替换为另一个。他们的方法将基因组视为可编辑的模板，允许重写整个部分而不中断整体组织结构。
自基因组序列被破译以来，科学家们一直在尝试编辑它们的方法，以赋予细胞新的能力并治愈疾病。但进展缓慢，部分原因是编辑工作必须极其精确——染色体上一个错位的等位基因可能是致命的。因此，引入个体变化是劳动密集且困难的。
像锌指核酸酶这样的基因剪刀可以完成这项工作，它们会附着到基因组的特定序列并将其剪切掉。然后，工程病毒可以将新的DNA带到目标区域。就在上个月，一项涉及活体小鼠的研究中，研究人员成功地剪除了导致血友病的基因。
这种新方法不像使用剪刀，而是类似于文字处理器中的查找和替换功能，它会寻找单个密码子并将它们全部替换为新的内容。研究人员使用了大肠杆菌，并编辑了一个在基因组中仅出现314次的密码子，其拼写为TAG。
正如哈佛医学院的一份新闻稿所解释的，大多数密码子都拼写出氨基酸的序列。但有些密码子指示细胞停止向蛋白质链添加氨基酸。TAG就是这样一个终止密码子，它恰好是大肠杆菌基因组中最稀有的“单词”。该团队使用了一种称为多重自动化基因组工程（MAGE）的方法，将TAG密码子替换为另一个终止密码子TAA。
MAGE可以定位特定的DNA序列，并在细胞复制其DNA时将其替换为新序列。该团队制造了32个大肠杆菌菌株，其中每个菌株的10个TAG密码子都被替换了。然后，他们使用了一种称为接合组装基因组工程（CAGE）的新技术，该技术使他们能够控制细菌用来交换遗传物质的过程。
麻省理工学院的MIT News解释道，一场类似进化淘汰赛的过程将菌株减少到16个，每个菌株的TAG编辑量增加了一倍；最终，有四个菌株的TAG被替换了四分之一。
研究人员相信，他们正朝着替换所有314个TAG的目标迈进——而且不会对细胞造成任何伤害。
下一步将是去除细胞读取TAG终止指令的遗传序列。然后，这些机器可以用于全新的目的，例如编码新的蛋白质或功能。
这项研究发表在今天的《科学》杂志上。
