中国学者Cell发文：一种基于反转录转座子的创新基因写入技术

在最近发表在《细胞》杂志上的一项研究中，由中国科学院动物研究所的李伟和周琦领导的研究小组开发了一种基于反转录转座子的创新基因写入技术。这一成就使全rna介导的靶向基因整合在人类细胞中成为可能。

高效和精确地整合基因大小的DNA仍然是基因组工程的主要挑战。目前的技术主要依靠DNA模板作为基因整合的供体。然而，在实际的生物医学应用中，DNA供体面临着许多挑战，例如高免疫原性、体内递送困难以及随机整合到基因组中的风险。

另一方面，与外源性DNA供体相比，RNA供体具有较低的免疫原性，外源性DNA供体可以使用非病毒载体有效递送，并且在细胞中迅速降解而没有随机整合的风险，因此解决了与DNA供体相关的许多挑战。然而，目前很少有技术可以利用RNA供体在人类细胞中实现靶向基因大小的DNA整合。

R2逆转录转座子是一种可移动元件，利用RNA中间体特异性整合到宿主28S rDNA基因组位点。这个位点在人类基因组中有219个拷贝，位于远离蛋白质编码基因的地方，使其成为适合基因整合的“安全港”。尽管它在20世纪80年代被发现，但它在将大片段基因整合到人类细胞中的潜在用途尚未得到充分探索。

在本研究中，通过系统的分析和筛选，研究人员发现鸟类基因组衍生的R2Tg系统在人类细胞中具有活性，尽管效率较低。通过多种工程方法，研究人员创造了R2Tg的优化版本en-R2Tg。en-R2Tg基因写入工具通过临床使用的非病毒载体脂质纳米颗粒(LNP)传递，在人肝细胞中实现25%的基因整合效率，在小鼠胚胎中实现60%以上的位点特异性基因整合效率。

此外，en-R2Tg系统在28S rDNA安全港位点表现出较高的基因整合特异性。这有助于最大限度地减少由逆转录病毒等技术产生的随机基因整合引起的突变风险。

综上所述，本研究开发了一种基于天然存在的R2反转录转座子的全rna介导、高效、精确的基因写入技术。

“这项技术为开发新的基因疗法打开了一扇门。当涉及到与疾病相关的基因时，可能会有许多不同的突变导致相同的疾病。我们的技术提供了一种更通用的方法，我们可以将正常基因直接整合到基因组中，以恢复功能，而不管突变的类型，”该研究的通讯作者李伟说。

“我们甚至可以使用LNP来传递我们的基因写作工具，并直接在我们的体内制造CAR-T细胞来治疗癌症。这可以使整个过程像接种疫苗一样简单。我们对这项新技术未来进一步发展和应用的潜力感到兴奋。”