DNA为纸，逆转录酶为笔，卢冠达团队打开基因组高效书写的新大门

文字，是人类记录思想、交流思想或承载语言的图像和符号，同时也是人类文明诞生的一个重要象征。古往今来，文字的载体的经历了漫长的演化，从石壁到兽皮，从龟甲到竹简，从纸张到智能设备。得益于此，直至今天，我们还能欣赏数千年前的甲骨文，领略盛唐的传世诗篇，通读记载王朝变迁的典史。

归根结底，文字记录的是一种信息。从这来看，自然生物中承载物种遗传信息的DNA序列实际上也是一种特殊的信息载体。我们想象一下，如果我们以DNA为信笺，那么这封书信是否就会随着生物的繁衍一代代地传下去？

2021年8月5日，麻省理工学院卢冠达等人在 Cell Systems 期刊上发表了题为：Efficient retroelement-mediated DNA writing in bacteria 的研究论文。

研究团队发明了一种新的DNA书写（DNA Writing）方法——HiSCRIBE。这种方法通过重写细菌的DNA，有效地编辑细菌基因组，并将记忆程序写入细菌细胞。通过HiSCRIBE，各种形式的空间和时间信息可以随细菌繁衍而永久存储，并且可以通过DNA测序读取这些信息。

近年来，该论文的通讯作者、麻省理工学院副教授卢冠达及其领导的研究团队一直致力于研究利用DNA来存储信息的方法，比如对细胞事件的记忆。

2014年，他和前麻省理工学院博士后、这篇论文的第一作者 Fahim Farzadfard 开发了一种方法：利用细菌作为“基因组磁带记录器”，对大肠杆菌进行工程改造，以存储化学暴露等事件的长期记忆。

为达到这一目的，研究团队设计细胞产生一种逆转录酶——Retron，以此生成一个单链DNA（ssDNA），这种DNA只有在被预先确定的分子或其他类型的输入（例如光）激活时才会产生。ssDNA产生后，细胞中的另一种酶——重组酶就将它插入到一个预先设定好的位点，这个位点可以是基因组的任何地方。

然而，这种被研究人员称为SCRIBE的技术的书写效率相对较低：在每一代10000个大肠杆菌细胞中，只有一个能够获得研究人员试图整合到细胞中的新DNA。这是因为大肠杆菌具有防止ssDNA积累和整合到其基因组中的细胞机制。