“先导组装”可精准实现长DNA片段的缝合,并一次修复多个突变

美国波士顿儿童医院研究团队在最新一期《自然》杂志发表一项名为“先导组装”(prime assembly)的基因组编辑新方法。该技术能够将长DNA片段,精准“缝合”到活细胞基因组的精确可编程位点,并在一轮操作中同时修复多个突变。这一进展可能促成通用基因疗法的开发,适用于多数患者。

当前基因组编辑仍有明显局限。不少方法依赖非靶向基因递送,或需要针对每一位患者设计短DNA片段。“先导组装”建立在先导基因编辑(prime)技术基础上。先导编辑能够对DNA进行精确但小范围的插入、缺失和碱基替换;可许多遗传病由数百种不同突变引起,针对某一疾病的编辑策略可能需要多次独立操作。“先导组装”只需一步:先在基因组特定位置写入一段新的DNA皮瓣,皮瓣像系绳一样抓住末端匹配的DNA片段,随后可将一个或多个基因大小的DNA片段精确装入,形成永久性的大片段编辑。

波士顿儿童医院基因治疗项目主任、共同资深作者丹尼尔·鲍尔介绍,“先导组装”技术利用先导编辑在基因组每条链上都写入皮肤和组织,因此DNA替代的起点和终点都能被精确控制。

由于基于先导编辑,它与其他基因编辑方法相比更不容易发生脱靶效应。非靶向插入方法可能让基因在错误环境中被激活,带来潜在的癌症风险,而“先导组装”采用定向插入,绕开了这一隐患。同时,它不需要DNA双链断裂,也不依赖双链DNA供体,这两者都可能具有毒性并引发不必要的细胞应激。另外,许多基因编辑技术主要适用于分裂细胞,而体内分裂细胞数量有限,且更容易发生不必要的DNA变化;“先导组装”则能作用于非分裂细胞。

接下来,团队将进一步研究“先导组装”的分子机制,以开发效率更高、精度更高的系统,并推动其走向临床。他们也在改进“先导组装”组分向疾病相关人体细胞的递送,例如用于血液疾病治疗的造血干细胞;同时探索多种应用,通过将基因载荷送入细胞,为临床需求未满足的严重遗传病恢复基因控制。凭借一次纠正多个突变的能力,这项技术有望为遗传病提供通用治疗方案。

本文采编:CY
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