人為什么會得癌癥？人體均攜帶有原癌基因，當原癌基因受到外界物理或化學致癌因子的刺激，發生癌變，人就得了癌癥。基因治療（gene therapy）是指將外源正常基因導入靶細胞，以糾正或補償因基因缺陷和異常引起的疾病，以達到治療目的。
將原癌基因剪切掉，是不是人就不會得癌癥了呢？
理論上，這的確是個可行的方案。現有技術的基因編輯主要是利用CRISPR基因編輯系統實現。CRISPR基因編輯系統可以通過刪除或者替換活細胞的任何一段標記基因。近日，MIT研究人員增加入了一個額外的控制層，通過系統的響應光，就可以實現對基因編輯的精確控制。
有了這個新的系統，研究人員只需要對靶細胞進行紫外光照射，就可以實現基因編輯。這樣的控制方法可以幫助科學家更詳細的研究細胞和遺傳物質是如何影響胚胎發育和遺傳疾病。甚至還可以精確到關閉腫瘤細胞中的致癌基因。
光敏感，實現時間和空間節點的精確控制
“這個轉化器的優點是，可以實現對時間和空間節點的精確控制，”MIT電氣工程和計算機科學學院科學家，MIT科赫研究所綜合癌癥研究人員Sngeeta Bhatia表示。
麻省理工學院的醫學工程與科學研究所博士后Piyush Jain建立了一個方法，用光來控制RNA干擾，即將小股RNA傳遞到細胞來暫時阻斷特定的基因。于是Jain從中獲得靈感，將將同樣的技術應用到CRISPR編輯器上。
CRISPR編輯基因是一個復雜的過程，需要由一段短鏈的RNA引導DNA內切酶Cas9到一個特定的基因區域，然后在Cas9的作用下對基因進行剪切。細胞的DNA修復膠將修建的兩個端口重新連接，由此實現長期的刪除掉一小段基因，使其無法產生作用。
為了制造CRISPR光敏系統，研究人員對Cas9進行了改造，使其只在接收到特定波長的光照射時才具有剪切能力。MIT團隊決定采用不同的方式來引導RNA鏈段，實現光敏感。Bhatia表示，未來，人們可以更容易的實現通過傳遞改良的引導RNA鏈段來編譯靶細胞達到制造光敏Cas9的目的。
“除了增加一個光激活保護器，你不需要任何其他的東西，”她解釋說。“這個嘗試，使得系統更加模塊化。”為了使得引導RNA具有光敏特性，MIT團隊制造了“保護器”——光裂解化合鍵構成骨架的DNA序列。這些DNA鏈段可以根據需要，綁定到不同的引導RNA上，由此預防RNA連接到其他目標基因中。
當研究人員用365納米波長的光照射靶細胞時，保護DNA斷裂成幾個較小的碎片和，RNA掉落，并與標記基因結合，引導Cas9內切酶對此進行剪切。
臨床，有望治愈皮膚癌
研究人員表示，通過這項研究他們可以利用光來控制綠熒光蛋白的基因編輯，用來編譯這種蛋白質兩段基因通常在細胞表面，在一些癌細胞中過度表達。
“如果這個方案可行，你就可以設計保護序列來對抗不同的靶序列，”Bhatia透露。“我們設計了不同保護器來對抗不同的基因，結果表明他們都可以進行光活化。”
“CRISPR-Cas9是一個強大的技術，可以幫助科學家研究基因如何影響細胞活動。”喬治亞理工學院生物工程助理教授James Dahlman認為，這重要的一步，將實現基因改造的精確控制。因此，這項研究給科學界提供了一個非常有用的工具，來實現許多基因編輯的提升優化。
對剪切時間的精確控制可以幫助研究人員研究疾病不同階段的細胞活動，來實現在適當的時間關閉某個基因來實現疾病治愈。Bhatia實驗室正在努力實現這項技術在臨床醫療的應用。其中，目前極有可能實現的是用于關閉皮膚癌中的癌基因，因為皮膚很容易暴露在紫外線外。
目前，這項研究已經收到了Ludwig Center for Molecular Oncology，Marie-D. and Pierre Casimir-Lambert基金，科赫研究所等多方投資。團隊依然致力于“通用保護器”的研究，以適用于任何引導RNA鏈段，避免每種RNA需要設計一個保護器的缺陷，并可以抑制CRISPR-Cas9同時與多個目標連接。相信通過研究人員的努力，這項技術終會走向臨床醫療，改善人們的生活。
