拓展基因编辑工具箱：细菌毒素DarT2带来"附加编辑"新范式

基因编辑领域迎来了一项突破性技术。在最近发表于Nature Biotechnology的研究中，科学家们开发了一种名为"附加编辑"(append editing)的全新基因编辑方法，通过将化学基团附加到DNA上而非直接改变碱基，实现了与传统碱基编辑器截然不同的编辑效果。

创新性：从"减法"到"加法"的编辑思维转变

传统碱基编辑器依赖于脱氨酶或糖基化酶来移除碱基上的化学基团（如氨基或整个碱基），属于"减法"编辑策略。而这项研究独辟蹊径，采用"加法"策略——将ADP-核糖(ADPr)化学基团附加到DNA碱基上。

研究团队从细菌抗病毒毒素DarT2中获得灵感。这种毒素通常被细菌用来对抗噬菌体感染，它能够将ADPr基团附加到DNA胸腺嘧啶的N3位置上。通过将减毒版本的DarT2与CRISPR-Cas9系统融合，研究人员创造了能够进行位点特异性ADP-核糖基化的编辑工具。

重要发现：生物界线的编辑差异

研究发现，附加编辑在不同生物中产生了截然不同的结果：

在细菌中：主要驱动同源重组，实现了灵活、无疤痕的基因组编辑，无需碱基替换或反选择。编辑效率高达97%，且不会导致明显的碱基突变。

在真核生物中（酵母、植物和人类细胞）：主要引起碱基突变，修饰的胸腺嘧啶被替换为腺嘌呤或胞嘧啶混合物，插入缺失极少。这种T-to-A或T-to-C的编辑模式是现有碱基编辑器无法实现的。

特别值得注意的是，人类细胞中的TARG1蛋白能够逆转ADPr修饰，因此只有在TARG1缺失或抑制的情况下才能观察到有效的编辑效果。

技术优势：精准且多样化的编辑能力

与传统CRISPR-Cas9系统相比，附加编辑表现出多项优势：

高特异性：几乎不产生sgRNA无关的脱靶效应

低indel率：比Cas9低6-110倍的小插入缺失频率

大片段编辑：在细菌中可实现长达91bp的替换、插入和删除

独特编辑模式：主要产生T-to-A和T-to-C变异，填补了现有编辑器的空白

应用前景：从基础研究到临床治疗

附加编辑技术的潜在应用价值巨大：

遗传病治疗：能够逆转789种已确认的致病性单核苷酸变异（涉及355个基因），这些变异使用现有的胸腺嘧啶碱基编辑器无法解决。特别是对于ATM基因中导致共济失调毛细血管扩张症的特定突变，附加编辑能够在不影响相邻胸腺嘧啶的情况下进行精准修复。

细菌基因组工程：为非模式细菌的多重编辑和大规模染色体文库构建提供了强大工具，优于传统的prime编辑和CRISPR相关转座子系统。

DNA修复机制研究：为研究局部与全基因组DNA修复提供了新工具，有助于理解不同类型DNA加合物如何驱动突变和致癌过程。

未来展望

研究人员指出，除了DarT2对胸腺嘧啶的ADP-核糖基化外，还有许多其他碱基修饰酶领域有待探索。例如，DarT1毒素和真核生物的pierisin毒素能够对鸟嘌呤进行ADP-核糖基化，而细菌和噬菌体使用多种独特化学基团（如甲基氨基甲酰基、dPreQ等）修饰其DNA。

这项研究不仅拓展了基因编辑的工具箱，更重要的是展示了一种全新的编辑范式——通过"添加"而非"移除"化学基团来实现精准基因组编辑。随着进一步优化和发展，附加编辑有望成为基因治疗、合成生物学和基础研究领域的强大工具。

这项技术的真正威力在于其多样性——同一平台在不同生物体中产生截然不同的编辑结果，这为理解和发展针对特定应用的定制化编辑策略提供了丰富的机会。