哈佛大学与麻省理工大学合作开发全新基因编辑技术STITCHR

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关键词：

来源：

Nature

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来源地址：

https://doi.org/10.1038/s41586-025-08877-4

资源所属：

农业生物技术专题

类型：

学术文献

语种：

英语

原文发布日期：

2025-04-09

摘要：

2025年4月9日，哈佛医学院与麻省理工学院的Jonathan S. Gootenberg、Omar O. Abudayyeh团队在Nature发表题为“Reprogramming site-specific retrotransposon activity to new DNA sites”研究乱嗯。研究团队利用生物进化中古老的逆转录转座子系统，开发出一种全新的基因编辑技术——STITCHR，实现了从单碱基到12.7kb大片段的无痕整合，为基因治疗开辟了全新路径。该研究聚焦于非长末端重复序列（nLTR）逆转座子在基因组编辑中的潜力，尤其是R2逆转座子家族。研究团队通过计算流程发现了多个新的nLTR逆转座子家族，并在哺乳动物细胞中分析了它们的插入偏好和进化路径。他们发现，来自斑胸草雀（Taeniopygia guttata）的R2逆转座子（R2Tg）可以通过有效载荷工程化来实现重新靶向，在新的基因组位点进行切割、逆转录和无痕插入异源有效载荷。通过将其与CRISPR-Cas9切口酶融合，研究人员提高了R2Tg在新基因组位点的插入效率。进一步的筛选发现了一种名为R2Tocc的R2逆转座子同源物，它具有自然的重新靶向能力，并且在自然28S位点的插入最少。基于此，研究团队开发了一个名为STITCHR（site-specific target-primed insertion through targeted CRISPR homing of retroelements）的系统，该系统能够高效地在新基因组位点进行无痕插入，包括单碱基到12.7千碱基的编辑、基因替换以及使用体外转录或合成RNA模板。STITCHR系统的核心优势在于其能够实现无痕、高效的基因组编辑，且可在分裂和非分裂细胞中应用，具有广泛的研究和治疗应用前景。研究还展示了STITCHR在多种基因组位点的编辑能力，包括单碱基编辑、小片段插入、大基因插入（如BTK、CEP290、HBB、HEXA、OTC和PAH等）以及长达12.7 kb的合成序列插入。此外，STITCHR在非分裂细胞中的插入效率并未受到细胞周期抑制剂的影响，这表明其可能通过不同于同源定向修复（HDR）的机制发挥作用。总体而言，这项研究不仅揭示了nLTR逆转座子的自然重编程机制，还开发了一个强大的基因组编辑工具，为基因治疗和功能性基因组学研究提供了新的可能性。