2016年5月2日，韓春雨（河北科技大學(xué)）作為通訊作者在 Nature Biotechnology 雜志發(fā)表了題為：DNA-guided genome editing using the Natronobacterium gregoryi Argonaute （使用NgAgo進(jìn)行DNA引導(dǎo)的基因組編輯）的研究論文，該研究稱(chēng)NgAgo對(duì)真核生物（包括人）具有基因編輯能力。該研究很快在世界范圍內(nèi)爆火，隨后引發(fā)廣泛質(zhì)疑，2017年8月3日，韓春雨撤回該論文。2018年8月31日，河北科技大學(xué)取消了韓春雨所獲得的榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)，終止了韓春雨團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的科研項(xiàng)目并收回了科研經(jīng)費(fèi)，收回了韓春雨團(tuán)隊(duì)所獲?？蒲锌?jī)效獎(jiǎng)勵(lì)。

2019年4月4日，預(yù)印本網(wǎng)站BioRxiv刊登了一篇來(lái)自美國(guó)普渡大學(xué)研究人員的研究論文，表明NgAgo通過(guò)核酸內(nèi)切酶活性介導(dǎo)增強(qiáng)大腸桿菌的同源重組。

該研究證實(shí)了NgAgo可以充當(dāng)DNA內(nèi)切核酸酶，還發(fā)現(xiàn)內(nèi)切核酸酶活性對(duì)于增強(qiáng)大腸桿菌中NgAgo介導(dǎo)的同源重組或基因編輯是必需的。

論文題目：NgAgo-enhanced homologous recombination in E. coli is mediated by DNA endonuclease activity.

原核生物Argonautes（pAgos）已經(jīng)被提出作為更靈活的基因編輯工具，與基于Cas9的基因編輯策略一樣，單鏈核酸與pAgo結(jié)合并增強(qiáng)pAgo對(duì)互補(bǔ)靶核酸序列的切割，從而實(shí)現(xiàn)DNA修復(fù)和編輯。

pAgo不需要與其靶標(biāo)相鄰的基序序列就能行使功能，這與目前最流行的的CRISPR/Cas系統(tǒng)不同，因而具有切割任意DNA靶標(biāo)的潛力。盡管有這種潛力和優(yōu)勢(shì)，但目前還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出與Cas9基因編輯系統(tǒng)的簡(jiǎn)單性和功能性相媲美的pAgo基因編輯系統(tǒng)。

來(lái)自嗜鹽古菌的NgAgo，是一個(gè)有前景的pAgo候選者，因?yàn)樗徽J(rèn)為可以在37℃下工作，但是NgAgo到底能不能在真核生物中進(jìn)行基因編輯產(chǎn)生了非常激烈的爭(zhēng)論。

2019年1月22日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)張安定、金梅林、韓麗，以及同濟(jì)大學(xué)項(xiàng)耀祖合作，在 Nucleic Acids Research 雜志發(fā)表了題為：The prokaryotic Argonaute proteins enhance homology sequence-directed recombination in bacteria的研究論文。

該研究表明，NgAgo可能仍然具有作為原核宿主基因編輯器的潛力，證實(shí)NgAgo的的基因編輯是通過(guò)RecA進(jìn)行的同源重組介導(dǎo)的，而RecA與NgAgo以非預(yù)期的方式物理結(jié)合，但NgAgo的特定作用仍不清楚。

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究表明：pAgo蛋白可以增強(qiáng)細(xì)菌中的同源序列定向重組

普渡大學(xué)的研究人員重新審視了這種NgAgo酶，并在原核生物中表征了其功能。NgAgo來(lái)源于嗜鹽古菌，在非嗜鹽宿主中表達(dá)很差，大部分蛋白質(zhì)即使在重折疊后也不溶解和無(wú)活性。

NgAgo的結(jié)構(gòu)

雖然之前的研究表明重折疊的NgAgo不能在體外切割DNA，普渡大學(xué)的這項(xiàng)研究表明可溶性NgAgo實(shí)際上可以在體外切割DNA。也就是說(shuō)，重折疊的NgAgo可能無(wú)法完全發(fā)揮作用。

NgAgo能夠在體外切割質(zhì)粒

進(jìn)一步研究表明，NgAgo能夠在體內(nèi)對(duì)大腸桿菌的進(jìn)行基因組編輯。

NgAgo能夠切割大腸桿菌基因組

repA和PIWI結(jié)構(gòu)域均參與NgAgo的DNA切割活性。repA缺失、PIWI突變，均會(huì)降低NgAgo的切割活性，同時(shí)伴隨著同源重組效率的降低。repA缺失和PIWI突變同時(shí)存在才會(huì)完全廢除NgAgo的催化和基因編輯功能。因此，在repA和PIWI結(jié)構(gòu)域兩個(gè)功能結(jié)構(gòu)域的存在下，NgAgo可以通過(guò)在靶向區(qū)域誘導(dǎo)雙鏈斷裂而有效地增強(qiáng)同源重組。

這些研究結(jié)果表明NgAgo確實(shí)是DNA內(nèi)切核酸酶，NgAgo可溶性部分確實(shí)可以切割DNA。還發(fā)現(xiàn)這些內(nèi)切核酸酶活性對(duì)于增強(qiáng)大腸桿菌中NgAgo引導(dǎo)的同源重組或基因編輯是必需的。

表明NgAgo具有重新用作DNA編輯工具的潛力。

盡管NgAgo具有可編程的DNA切割能力，但其想成為強(qiáng)大的基因編輯工具還存在許多挑戰(zhàn)：高脫靶性、表達(dá)差、以及真核細(xì)胞中低活性等。

盡管如此，進(jìn)一步的研究可能會(huì)通過(guò)蛋白質(zhì)工程策略克服這些挑戰(zhàn)，并開(kāi)發(fā)NgAgo作為基因編輯的強(qiáng)大工具。

Kevin V Solomon，普渡大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物工程系助理教授。主要研究方向?yàn)椋何⑸锱c其環(huán)境相互作用，并重新編程這種反應(yīng)，以有效地生產(chǎn)燃料，藥物和其他增值化學(xué)品。

需要特別指出的是，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)和普渡大學(xué)的這兩篇論文表明NgAgo對(duì)DNA有潛在的編輯能力，并未發(fā)現(xiàn)其對(duì)真核細(xì)胞有基因編輯能力（也就是不能證明韓春雨的研究可能正確），且普渡大學(xué)的這篇論文未經(jīng)同行評(píng)議，直接發(fā)表于預(yù)印本網(wǎng)站BioRxiv。BioWorld如實(shí)解讀該論文，至于論文結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)性與否，我們一起期待后續(xù)報(bào)道。

來(lái)源：免疫細(xì)胞研究bioworld