改良的基于CRISPR的酶提高了将整个基因插入基因组的前景

许多遗传疾病是由分布在整个基因中的多种突变引起的，为每个患者的突变设计基因组编辑方法是不切实际且成本高昂的。

马萨诸塞州总医院(MGH)的研究人员最近开发了一种优化方法，可以提高将大DNA片段插入基因组的准确性。

这种方法可用于插入一个完整的正常或“野生型”替代基因，无论患者的特定突变如何，它都可以作为一种疾病的全面治疗。

这项工作涉及优化一类称为CRISPR相关转座酶(CAST)的新技术，这是一种很有前途的大型DNA插入工具，可以通过可重编程的向导RNA轻松定位到所需的基因组位点。

然而，在其自然状态下，CAST具有不适合基因组编辑应用的特性——即次优的产品纯度(仅将预期的DNA序列插入基因组的频率)以及在非预期位点相对较高的不需要的脱靶整合率基因组。

在他们发表在《自然生物技术》上的研究中，由麻省理工学院和MGH的研究生第一作者ConnorTou和资深作者BenKleinstiver博士领导的团队，BenKleinstiver博士是MGH基因组医学中心的助理研究员和助理哈佛医学院教授通过使用蛋白质工程方法修改CAST系统的特性来解决这些缺点。

他们发现，向CAST中添加一种称为切口归巢核酸内切酶的特定酶可显着提高预期插入的产物纯度。

CAST结构的进一步优化导致DNA插入在预期的基因组目标处具有高整合效率，同时大大减少了不需要的脱靶位点的插入。

研究人员将新的改进系统称为“HELIX”，它是HomingEndonuclease-assistedLarge-sequenceIntegratingCAST-compleX的简称。

“我们展示了一种可推广的方法，可用于将各种CAST系统修改为更安全、更有效的版本，这些版本具有高产品纯度和全基因组特异性，”Tou说。

“通过结合我们的见解，我们创建了具有超过96%的靶向整合特异性的HELIX系统——比天然存在的野生型CAST系统增加了大约50%。我们还确定HELIX在人类细胞中保持其有利特性，”图继续说。

Kleinstiver指出，该技术的应用范围可能不止于恢复具有致病突变个体的正常健康基因。

“此外，可编程DNA整合可以促进细胞工程工作，在目标位置安装大型基因序列可以赋予细胞新的能力，同时避免传统随机整合方法导致的安全性、有效性和制造问题，”他说。

该研究还由BennoOrr共同撰写。