2024年首篇!刘如谦团队合作取得新进展

在目前的基因组编辑系统中，在体外和体内的分裂和非分裂的哺乳动物细胞中，先导编辑提供了不同寻常的多功能性，它可以用几乎任何其他指定的序列替换目标DNA序列，其中包含多达数百个插入、删除或替换的碱基对。这种多功能性使得在治疗广泛的人类遗传疾病方面特别有希望。先导编辑(PE)是一种工程蛋白，由催化受损的可编程缺口酶结构域(如Cas9缺口酶)融合到工程逆转录酶(RT)结构域组成。先导编辑向导RNA (prime editing guide RNA, pegRNA)指定目标原间隔序列，同时在pegRNA 3 延伸段的逆转录模板中编码所需的编辑。先导编辑的机制需要三个独立的核酸杂交事件才能进行编辑，不依赖于双链DNA断裂或供体DNA模板。由于这种机制，先导编辑本质上抵抗脱靶编辑或旁观者编辑，并且可以进行很少的插入缺失标记副产物或双链DNA断裂的其他不希望的后果。

要充分实现先导编辑在哺乳动物研究或治疗应用中的潜力，需要能够将PE输送到体内组织的安全有效的方法。到目前为止，一些研究小组已经报道了通过病毒递送方法在体内给药PE，包括腺病毒和腺相关病毒(AAV)。然而，病毒传递方法要求转基因直接在病毒基因表达盒中编码，限制了转基因的大小。AAV基因组具有约4.7 kb的载货基因大小限制(不包括反向末端重复序列)，需要将大型载货如PE(第一代PE的基因大小为6.4 kb)拆分为多个AAVs，限制了编辑效率，特别是在中等或低载体剂量。病毒传递方法也存在潜在的安全风险，包括持续的转基因表达增加了脱靶编辑，以及不需要的货物DNA整合到宿主细胞基因组的可能性。非病毒递送方法，如脂质纳米颗粒，通过将编辑器包装为瞬时表达信使RNAs(mRNAs)来避免这些问题。然而，尽管最近针对造血的研究取得了进展，但活体非病毒靶向肝脏以外的组织进行有效的治疗性基因编辑仍然是一个挑战。