武汉大学团队《Nature》发文建立高效基因写入新技术

4月22日，武汉大学医学研究院张楹与殷昊团队合作在《自然》（Nature）发表题为“Quadruple pegRNA enables programmable and efficient large genomic insertion”的研究论文。团队开发出一种全新的基因写入技术，为多种疾病的治疗提供了通用和高效的解决思路。武汉大学医学研究院博士后史亚晶、研究生丁梓怡和吴莹为共同第一作者，张楹和殷昊为共同通讯作者。武汉大学为论文的第一署名单位。

基因作为遗传信息的基本载体，储存并传递着生命体构建所需的全部指令。一旦基因特定区域发生突变或功能缺陷，便可能引发多种遗传病。CRISPR-Cas9技术显著推动了基因编辑领域的发展，其可高效诱导DNA双链断裂并依赖内源修复机制实现小规模序列改造。然而，遗传病致病突变类型复杂且高度异质，针对单一突变的编辑策略难以覆盖全部患者。因此，亟需开发高效、位点可控的基因写入技术，实现完整功能基因的精准插入，用于应对多种突变类型，提升基因治疗的普适性。

本研究开发了一种全新的定点基因写入技术“QuadPE”，以可编程方式高效实现千碱基级DNA（1.6–26 kb）的基因组插入。QuadPE利用先导编辑器分别在基因组和供体DNA上编辑生成两对序列互补的引物，精准引导供体DNA整合到目标基因组，具备简单、高效、精准的特点，在多种细胞实现了1.6至26 kb高效精确的基因插入，编辑效率可达40%—60%。更为重要的是，该技术在疾病治疗相关的分裂和非分裂原代细胞（如人T细胞和小鼠神经元）表现出良好效率，为基因治疗提供突破性的新工具。

QuadPE利用先导编辑器（Prime Editor）分别在基因组和供体DNA模板上生产序列互补的2对引物（flapA/C, flapB/D）。在引物配对的引导下，实现基因精准插入。

综上所述，该研究开发的QuadPE系统突破了传统基因组插入技术在效率、长度及细胞周期依赖性方面的瓶颈，实现了无需外源整合酶参与的可编程基因写入，在多种细胞类型中均展现出高效的编辑性能，且几乎无脱靶效应，对高度异质性的遗传病提供了一种更具普适性的治疗策略。

（长江云新闻记者 汪佳睿 吴宝洪）