顶尖学术期刊《细胞》近日在线发表了一篇重要论文，由麻省理工学院（MIT）McGovern大脑研究所讲席教授、美国人文与科学院院士冯国平教授领衔的研究团队，意外发现一种分子可以极大增加CRISPR基因编辑工具的效率，在此基础上开发了一种新的基因编辑技术，可用于研究和改变致病基因突变。

“这一技术进步能够用于加速建立动物疾病模型，更重要的是，开辟了一种全新的方法来纠正致病突变。”冯国平教授评论。

冯国平教授团队致力于研究神经发育和精神疾病的发生机制，为此他们创建了多种动物模型，把导致人类疾病的基因突变导入动物体内，并使得基因突变可以继续传给下一代。

基因编辑工具CRISPR的应用为这类动物疾病模型的创建带来了很大帮助。一种方法是向小鼠胚胎注射基因编辑工具以及携带了特定突变的DNA片段。CRISPR可以靶向目标基因的特定序列进行剪切，然后用注入的DNA片段“修复”断裂的DNA链。

然而，研究人员指出，利用这种方法构建疾病模型仍然可能需要好几个月甚至几年时间，造成效率低下的原因是，许多处理过的细胞根本没有发生研究人员想要的DNA序列变化，变化只发生在两个基因拷贝中的其中一个。但对于大多数基因来说，一个细胞里包含了分别来自母亲和父亲的两个基因拷贝。

为了提高基因编辑过程的效率，在这项研究中，冯国平教授团队起初设想了在标准的CRISPR基因编辑工具中添加一种DNA修复蛋白RAD51，以便让目标细胞——小鼠的受精卵如愿产生想要的基因变化。

研究人员针对自闭症相关基因Chd2进行了测试，将一个点突变插入该基因。结果令人惊讶：被正确编辑的胚胎在总体比例上保持不变，但其中两条染色体上都进行了所需基因编辑的比例明显提高，甚至可达到100%。后续在其他基因上进行的测试产生了相同的结果。

“通常来说，同时编辑两条染色体非常罕见，”这项研究的第一作者Jonathan Wilde博士解释说，“加入RAD51后的编辑比例之高令人震惊。”

于是，研究团队转而专注于研究RAD51在基因编辑中的作用。他们经过巧妙的实验验证，发现RAD51之所以能够增强基因编辑，与一种被称为“同源间修复”（IHR，interhomolog repair）的DNA修复过程有关，指的是一对染色体中，一条染色体会以另一条染色体为模板，来修复断裂的DNA。相比之下，目前标准的基因治疗策略通常依赖于同源定向修复（HDR，homology-directed repair），也就是把注入的外源DNA片段作为修复模板。