DNA修复机制推进基因组编辑

Prime editing是CRISPR/Cas系统的一种改进型，可以精确地引入DNA的改变。但该方法复杂且效率低下。一个研究小组现在已经能够证明DNA错配修复过程在初级编辑中起着至关重要的作用。

　　

自被称为分子剪刀的CRISPR/Cas9被发现以来，世界各地的科学家一直致力于改进这项改变DNA的革命性技术。这项技术为艾曼纽·夏彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)和詹妮弗·杜德纳(Jennifer Doudna)赢得了2020年的诺贝尔奖。该方法使人类基因组的深入探索成为可能，并显示出治疗遗传疾病的巨大潜力。虽然CRISPR/Cas9所做的精确改变最初难以预测，但世界各地的科学家现在正致力于进一步发展，使DNA能够发生精确改变。

Prime editing是一种强大的基因组工程工具，它允许在任何给定的基因组位点上替换、插入和删除DNA。然而，到目前为止，Prime编辑的效率是高度可变的，不仅取决于目标基因组区域，还取决于被编辑细胞的遗传背景。

该研究的主要作者，CeMM博士生Joana Ferreira da Silva，和维也纳MedUni癌症研究中心的Gonçalo Oliveira，致力于研究哪些因素影响Prime编辑的成功，密切关注DNA修复过程。由于基因组编辑依赖于细胞内固有的DNA修复机制，因此必须了解哪些DNA修复途径参与，以及这如何影响编辑的结果。然而，基因编辑所涉及的DNA修复机制在很大程度上是未知的。该研究的作者解释说:“根据DNA损伤的类型，一个细胞有不同的细胞修复机制。为了找出这些基因中哪些在Prime编辑中是活跃的，我们对覆盖所有已知修复途径的DNA修复因子进行了定向遗传筛选。”

该研究的负责人Joanna Loizou补充道:“我们的研究结果表明，DNA修复途径，即失配修复，会影响Prime编辑的结果。这是在基因组中处理碱基不匹配的途径。根据我们想要进行编辑的细胞系、类型和位置，我们可以通过消除错配修复，将Prime编辑的效率提高2到17倍。”

具体来说，该研究显示了蛋白质MLH1和MSH2在基因组编辑位点的积累，这两种蛋白质参与DNA错配修复过程，各自负责识别和去除错误的碱基。结果表明，失配修复蛋白的活性抑制了Prime编辑的效率。Loizou说:“通过从细胞中去除失配修复途径的活性，我们表明可以提高Prime编辑的效率，并提高其准确性。”这一基本认识将最终使这项技术更接近临床。

J. Ferreira da Silva, G. P. Oliveira, E. A. Arasa-Verge, C. Kagiou, A. Moretton, G. Timelthaler, J. Jiricny, J. I. Loizou. Prime editing efficiency and fidelity are enhanced in the absence of mismatch repair. Nature Communications, 2022; 13 (1)