轉(zhuǎn)自：醫(yī)藥魔方  David Liu團(tuán)隊(duì)最新突破：2.0版先導(dǎo)編輯技術(shù)來了，或帶來新一代基因療法

2019年，David Liu教授的實(shí)驗(yàn)室開發(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“搜索”來插入、替換或刪除目標(biāo)DNA序列。但對(duì)于長度超過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)上開發(fā)了一種雙重先導(dǎo)編輯技術(shù)（twinPE），通過在兩個(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)為一些需要更長基因插入的遺傳病治療帶來希望。

來源：Nature Biotechnology

此次開發(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。

TwinPE和其介導(dǎo)的DNA序列替換（來源：Nature Biotechnology）

為了能編輯插入更長的序列，研究人員將twinPE與位點(diǎn)特異性整合酶結(jié)合起來，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，再將一段較長的DNA片段引入。如此可以實(shí)現(xiàn)長度為數(shù)千個(gè)堿基對(duì)的DNA序列的插入。

TwinPE和Bxb1整合酶介導(dǎo)的位點(diǎn)特異性基因組整合（來源：Nature Biotechnology）

研究人員在罕見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。

在人類細(xì)胞中使用twinPE和Bxb1重組酶進(jìn)行位點(diǎn)特異性長DNA序列的反轉(zhuǎn)（來源：Nature Biotechnology）

目前，研究團(tuán)隊(duì)正在測試不同整合酶對(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)。

broadinstitute 新聞：新的prime編輯系統(tǒng)將整個(gè)基因插入人體細(xì)胞