基因組編輯與功能基因組學

先導編輯(prime editing)

鹼基編輯溫和卻受限——它只能替換某些單個字母。標準CRISPR多才多藝卻混亂——它依賴雙鏈斷裂和低效的修復。先導編輯的設計意在兼取二者之長:把多種精確改變——單字母替換、小段插入、小段缺失——直接寫入DNA,既不製造乾淨的雙鏈斷裂,也不需要單獨的供體模板。它的發明者把它戲稱為基因組的「搜索—替換」工具。

先導編輯使用一段強化的嚮導和一個身兼兩職的融合蛋白質。嚮導RNA很特別——叫做pegRNA——因為它既告訴編輯器去哪裡,又攜帶要寫入的新序列,就像一張同時寫著地址和留言的便利貼。蛋白質則是一個切口Cas9(它只切一條鏈,而非兩條)連接到一個逆轉錄酶上,逆轉錄酶是一種以RNA為模板構建DNA的酶。用平實步驟說:pegRNA把編輯器引到目標;Cas9在一條鏈上切出切口;被釋放的鏈端被逆轉錄酶當作引物,照pegRNA中寫好的新序列直接複製進DNA;隨後細胞收尾,第二條鏈被更新以相匹配。這個編輯由你提供的RNA一字一句拼寫出來。

先導編輯之所以強大,是因為它原則上能裝入大多數小型編輯而不依賴細胞那難以掌控的雙鏈斷裂修復,從而既避開了標準CRISPR那混亂的插入缺失,也繞開了鹼基編輯器狹窄的字母菜單。它還往往產生更少的脫靶和非意願副產物編輯。誠實的告誡是:它機理複雜,常常不如更簡單的工具高效,更難設計(pegRNA有好幾個必須協同工作的部分),且仍在不斷改進——而且與所有編輯器一樣,它必須被送進正確的細胞,這對任何療法都仍是一大障礙。

要在某個精確位點插入缺失的三個字母,pegRNA同時攜帶地址和要添加的那三個字母;切口Cas9和逆轉錄酶將它們直接寫入,無需供體DNA,也無需雙鏈斷裂。

RNA同時攜帶目的地和要寫入的文字。

先導編輯常被稱作最多才多藝的編輯器,原則上也確實如此——但這種通用性的代價是複雜,而且其效率往往低於鹼基編輯或標準CRISPR。它還遠不是一個成熟、即插即用的療法。

又稱
prime editor搜索替换式编辑先導編輯