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一种极有前途的基因编辑工具设计|Cell Discovery

biomed 2023-07-17 11:14:42 新闻资讯 1566 ℃ 0 评论

     基于CRISPR/Cas9的基因编辑工具主要通过利用内源性DNA修复途径,如同源定向修复(HDR)、非同源末端连接(NHEJ)和一种称为微同源介导末端连接(MMEJ)1的替代性NHEJ修复途径,实现大的外源DNA片段的靶向整合。

    引物编辑是一种新的基因编辑工具,用于处理小的缺失、突变和插入16。逆转录酶(RT)与spCas9内切酶(H840A)偶联,形成PE–Cas9,该内切酶切割基因组靶位点,并在切割链的3′端延伸微同源瓣(MHF)和预期编辑。然后,通过独立于DSB的皮瓣交换和错配修复,将短编辑整合到目标部位。2023年7月4日发表于Cell Discovery上的论文High-efficiency targeted transgene integration via primed micro-homologues基于引物编辑的搜索和替换工作方式,以及用单链同源臂修饰的转基因可能促进靶向KI的假设,作者推导了引物编辑(PE)在供体载体处理中的应用,并设计了一种基于PE的KI策略:引物微同源物辅助整合(PAINT)。


        PAINT方法,最初以PAINT 1.0为例,通过转基因盒每侧的逆转录单链微同源外伸(MHO)介导高效靶向KI。引物编辑引导RNA(pegRNA)的优化进一步增强了其KI的功效。操纵控制细胞周期和DNA修复的机制表明,启动的微同源物介导的末端连接(PMEJ)途径以“复制和粘贴”的方式指示PAINT介导的靶向KI。这一发现启发我们用MHF取代MHO,以避免基于NHEJ的线性化双链DNA(ldsDNA)的不精确整合。PAINT的最终版本PAINT 3.0进一步结合了单MHF和双链HA,以处理无疤痕的帧内转基因整合,并实现了高保真KI,同时最大限度地减少了目标上和目标外的整合误差。

     可编程核酸酶,特别是快速发展的CRISPR/Cas9系统,极大地加速了基因组工程技术在许多领域的应用,包括基础生物学研究、农业生产和生物医学开发。已经设计了多功能编辑工具来产生特定位点的基因组修饰,如DNA片段缺失、插入、替换或基因敲除。然而,仍有开发基因编辑工具的空间,以进行更有效和精确的靶向KI。作者新设计的KI策略,PAINT,它在介导多种哺乳动物细胞中大转基因的靶向整合方面表现突出。PAINT 3.0方法的最终版本主要在两个方面优于现有的KI策略。首先,在各种基因组位点测试的所有KI策略中,尤其是在人类细胞中,PAINT 3.0表现出最强大的编辑功效。第二,PAINT 3.0调解了高度精确的KI,最大限度地减少了目标上和目标外的集成误差。PAINT方法强大的KI功效和高保真度将为遗传性疾病的细胞和基因治疗提供线索。

     最后,PAINT 3.0被用于治疗相关基因组基因座中的靶向KI。PAINT 3.0介导的靶向原代T细胞中TRAC基因座的非病毒基因组产生了高达50%-60%的功能性嵌合抗原受体(CAR)-T细胞,当与肿瘤细胞共培养时,这些细胞表现出特异性杀伤活性。因此作者确定,PAINT策略是一种极有前途的基因编辑工具,为克服阻碍基因组工程技术发展的障碍提供了新的机会。


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