2019年，David Liu教授的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出了先導(dǎo)編輯技術(shù)（Prime Editing），這一技術(shù)對(duì)基因進(jìn)行的編輯處理類似于用文字處理器修改拼寫錯(cuò)誤，通過(guò)“搜索”來(lái)插入、替換或刪除目標(biāo)DNA序列。但對(duì)于長(zhǎng)度超過(guò)100個(gè)堿基對(duì)的序列，先導(dǎo)編輯的效率并不高。

12月9日，在Nature Biotechnology上發(fā)表的一項(xiàng)最新研究中，David Liu教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在先導(dǎo)編輯技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了一種雙重先導(dǎo)編輯技術(shù)（twinPE），通過(guò)在兩個(gè)鄰近位點(diǎn)分別進(jìn)行先導(dǎo)編輯，可以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的DNA序列的插入，而且這種編輯產(chǎn)生有害副產(chǎn)物極少。TwinPE有望作為一種更安全、靶向更精準(zhǔn)的基因編輯技術(shù)為一些需要更長(zhǎng)基因插入的遺傳病治療帶來(lái)希望。

此次開(kāi)發(fā)的twinPE的結(jié)構(gòu)中包含一個(gè)編輯器蛋白和兩個(gè)指導(dǎo)RNA（pegRNA），兩個(gè)pegRNA都指導(dǎo)編輯蛋白在基因組中不同目標(biāo)位點(diǎn)的DNA中切割單鏈。然后DNA修復(fù)系統(tǒng)會(huì)合成兩條新的互補(bǔ)DNA鏈，在兩個(gè)切口之間包含所需的序列。使用twinPE能夠插入、替換或刪除約800個(gè)堿基對(duì)的DNA序列。 此外，twinPE依然保有著初代先導(dǎo)編輯系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：不會(huì)切斷DNA雙鏈。經(jīng)典的CRipsR基因編輯系統(tǒng)的編輯過(guò)程就會(huì)切斷DNA雙鏈，這可能會(huì)導(dǎo)致編輯結(jié)果不佳或產(chǎn)生染色體異常。

為了能編輯插入更長(zhǎng)的序列，研究人員將twinPE與位點(diǎn)特異性整合酶結(jié)合起來(lái)，這種酶能催化基因組中特定位點(diǎn)DNA的整合。編輯DNA時(shí)先用整合酶處理細(xì)胞，再將一段較長(zhǎng)的DNA片段引入。如此可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度為數(shù)千個(gè)堿基對(duì)的DNA序列的插入。

研究人員在罕見(jiàn)遺傳病亨特綜合征患者的細(xì)胞中進(jìn)行了相關(guān)基因的編輯，亨特綜合征是由長(zhǎng)度為40000個(gè)堿基對(duì)的DNA片段發(fā)生倒置引起的。編輯結(jié)果表明twinPE和整合酶糾正了致病的約39 kb的DNA倒置，證明了twinPE的治療潛力。

目前，研究團(tuán)隊(duì)正在測(cè)試不同整合酶對(duì)twinPE編輯效率的提高作用，并評(píng)估twinPE插入更長(zhǎng)基因序列的能力。 David Liu教授表示：“這項(xiàng)研究可能標(biāo)志著新一代基因治療策略的開(kāi)始，正如CRISPR核酸酶、堿基編輯器和先導(dǎo)編輯代表著新一代基因編輯技術(shù)的起點(diǎn)?！?生物谷Bioon.com）

小編推薦會(huì)議  2022基因治療與核酸藥物開(kāi)發(fā)高峰論壇

http://meeting.bioon.com/2021Gene