先导编辑(prime editing)
碱基编辑温和却受限——它只能替换某些单个字母。标准CRISPR多才多艺却混乱——它依赖双链断裂和低效的修复。先导编辑的设计意在兼取二者之长:把多种精确改变——单字母替换、小段插入、小段缺失——直接写入DNA,既不制造干净的双链断裂,也不需要单独的供体模板。它的发明者把它戏称为基因组的「搜索—替换」工具。
先导编辑使用一段强化的向导和一个身兼两职的融合蛋白质。向导RNA很特别——叫做pegRNA——因为它既告诉编辑器去哪里,又携带要写入的新序列,就像一张同时写着地址和留言的便利贴。蛋白质则是一个切口Cas9(它只切一条链,而非两条)连接到一个逆转录酶上,逆转录酶是一种以RNA为模板构建DNA的酶。用平实步骤说:pegRNA把编辑器引到目标;Cas9在一条链上切出切口;被释放的链端被逆转录酶当作引物,照pegRNA中写好的新序列直接复制进DNA;随后细胞收尾,第二条链被更新以相匹配。这个编辑由你提供的RNA一字一句拼写出来。
先导编辑之所以强大,是因为它原则上能装入大多数小型编辑而不依赖细胞那难以掌控的双链断裂修复,从而既避开了标准CRISPR那混乱的插入缺失,也绕开了碱基编辑器狭窄的字母菜单。它还往往产生更少的脱靶和非意愿副产物编辑。诚实的告诫是:它机理复杂,常常不如更简单的工具高效,更难设计(pegRNA有好几个必须协同工作的部分),且仍在不断改进——而且与所有编辑器一样,它必须被送进正确的细胞,这对任何疗法都仍是一大障碍。
要在某个精确位点插入缺失的三个字母,pegRNA同时携带地址和要添加的那三个字母;切口Cas9和逆转录酶将它们直接写入,无需供体DNA,也无需双链断裂。
RNA同时携带目的地和要写入的文字。
先导编辑常被称作最多才多艺的编辑器,原则上也确实如此——但这种通用性的代价是复杂,而且其效率往往低于碱基编辑或标准CRISPR。它还远不是一个成熟、即插即用的疗法。