基因编辑是一项重要的生物技术，可以帮助人们更好地了解和修改生命。 在过去的几十年里，科学家们一直在努力开发基因编辑工具，以实现精确的转基因和基因改造。 然而，传统的基因编辑工具，如巨核酸酶、ZFNS和TALENS使用蛋白质来识别和切割DNA，编辑位点的重编程是困难的。 虽然广泛使用的CRISPR-Cas系统具有良好的编辑能力，但仍存在PAM序列限制、分子量大、蛋白免疫原性等诸多问题。 因此，研究人员一直在寻找新的基因编辑工具，以提高编辑效率和准确性。
近日，清华大学生命科学学院刘俊杰课题组取得了重大突破。 他们在基于RNase的基因编辑研究中开辟了新的道路，发现了一种名为Hyer（水解核酸内切酶）的催化RNA。 与传统的基因编辑工具不同，HYER可以特异性切割RNA和DNA，以实现哺乳动物细胞基因组的位点特异性编辑。 与CRISPR-Cas系统相比，HYER不需要蛋白质参与，其底物识别和切割完全由RNA分子自主完成。 这项研究的结果有望成为继CRISPR之后的新一代基因编辑底盘工具。
（1） 巨核酸酶、ZFNS和TALENS的局限性
巨核酸酶、ZFNS 和 TALENS 是历史上最早开发的基因编辑工具之一。 它们通过蛋白质与 DNA 的特异性结合来实现其编辑功能。 然而，这些工具的编辑站点重新编程相对困难，限制了它们的应用范围。
（2）CRISPR-Cas系统的突破
CRISPR-Cas系统是当今最常用的基因编辑工具之一。 它通过 RNA 引导的蛋白质核酸酶实现 DNA 的特异性切割。 与以前的工具相比，CRISPR-Cas系统具有更好的编辑位点重编程能力。 但仍存在PAM序列限制、分子量大、蛋白免疫原性等问题。
（3）HYER的发现与特点
Hyer来源于细菌反向poson，这是一种可以“复制和粘贴”在宿主基因组上的移动元件。 通过广泛的生物信息学筛选，刘俊杰的团队发现，细菌基因组中有许多致密的II类C型内含子不编码蛋白质。 这些内含子编码的独特组分 RNA 分子可能具有不依赖蛋白质的切割能力，并且可以通过 RNA 分子自主识别和切割底物。 在实验中，研究人员发现，这些RNA分子在广泛的离子浓度和温度范围内具有显着的RNA和DNA水解切割活性。 因此，研究人员将这些RNA分子命名为Hyer（水解核酸内切酶）。
（1）Hyer的DNA切割能力
研究人员发现，HYER可以对DNA进行特异性切割，并实现携带CCDB毒力基因的质粒的靶向切割。 在真核细胞基因组中，hyer可以引入双链断裂并产生编辑效应。 但是，HYER的编辑效率需要进一步提高和优化。
（2） HYER的可编程性
基于Hyer的三维结构和合理的设计，研究人员证明了Hyer具有良好的可编程性。 他们可以根据底物序列灵活设计裂解产物的序列和长度，通过修改回文序列和识别序列，实现不同样式和长度的切割产物。
（3）HYER与RNA世界假说的关系
研究人员认为，Hyer的发现和进化支持了RNA世界假说。 在进化过程中，第二类内含子的RNA逐渐被蛋白质取代，形成具有蛋白质催化功能的内含子。 这一发现不仅拓展了对RNA世界假说和RNA催化功能的认识，也为创造具有自主知识产权的新型核酸操作底盘工具奠定了基础。
清华大学生命科学学院的刘俊杰研究小组发现了一种具有DNA切割能力的催化RNA，名为HYER。 与传统的基因编辑工具不同，Hyer可以特异性地切割RNA和DNA，并实现基因组编辑。 目前，HYER的编辑效率有待提高和优化，但本研究结果为新一代基因编辑工具的开发和应用提供了新的方向。 此外，Hyer的发现扩展了对RNA世界和RNA催化功能的理解。 未来，科学家们可以进一步探索HYER的潜力，提高其编辑能力，并深入研究RNA世界的起源和进化。 希望通过这些努力，能够为基因编辑技术的发展和应用带来更多的突破和创新，为人类生命科学的进步做出贡献。