David Liu团队最新突破:2.0版先导编辑技术来了,或带来新一代基因疗法

转自:医药魔方  David Liu团队最新突破:2.0版先导编辑技术来了,或带来新一代基因疗法

2019年,David Liu教授的实验室开发出了先导编辑技术(Prime Editing),这一技术对基因进行的编辑处理类似于用文字处理器修改拼写错误,通过“搜索”来插入、替换或删除目标DNA序列。但对于长度超过100个碱基对的序列,先导编辑的效率并不高。

12月9日,在Nature Biotechnology上发表的一项最新研究中,David Liu教授领导的研究团队在先导编辑技术的基础上开发了一种双重先导编辑技术(twinPE),通过在两个邻近位点分别进行先导编辑,可以实现更长的DNA序列的插入,而且这种编辑产生有害副产物极少。TwinPE有望作为一种更安全、靶向更精准的基因编辑技术为一些需要更长基因插入的遗传病治疗带来希望。

来源:Nature Biotechnology

此次开发的twinPE的结构中包含一个编辑器蛋白和两个指导RNA(pegRNA),两个pegRNA都指导编辑蛋白在基因组中不同目标位点的DNA中切割单链。然后DNA修复系统会合成两条新的互补DNA链,在两个切口之间包含所需的序列。使用twinPE能够插入、替换或删除约800个碱基对的DNA序列。

此外,twinPE依然保有着初代先导编辑系统的优点:不会切断DNA双链。经典的CRIPSR基因编辑系统的编辑过程就会切断DNA双链,这可能会导致编辑结果不佳或产生染色体异常。

TwinPE和其介导的DNA序列替换(来源:Nature Biotechnology)

为了能编辑插入更长的序列,研究人员将twinPE与位点特异性整合酶结合起来,这种酶能催化基因组中特定位点DNA的整合。编辑DNA时先用整合酶处理细胞,再将一段较长的DNA片段引入。如此可以实现长度为数千个碱基对的DNA序列的插入。

TwinPE和Bxb1整合酶介导的位点特异性基因组整合(来源:Nature Biotechnology)

研究人员在罕见遗传病亨特综合征患者的细胞中进行了相关基因的编辑,亨特综合征是由长度为40000个碱基对的DNA片段发生倒置引起的。编辑结果表明twinPE和整合酶纠正了致病的约39 kb的DNA倒置,证明了twinPE的治疗潜力。

在人类细胞中使用twinPE和Bxb1重组酶进行位点特异性长DNA序列的反转(来源:Nature Biotechnology)

目前,研究团队正在测试不同整合酶对twinPE编辑效率的提高作用,并评估twinPE插入更长基因序列的能力。

David Liu教授表示:“这项研究可能标志着新一代基因治疗策略的开始,正如CRISPR核酸酶、碱基编辑器和先导编辑代表着新一代基因编辑技术的起点。

broadinstitute 新闻:新的prime编辑系统将整个基因插入人体细胞

 

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