基于增强型Prime编辑的基因组DNA高效精准倒位技术：从大片段到染色体规模的工程应用

来自国内的研究人员开发了基于Prime编辑的增强型倒位系统（PIE），实现了从kb到Mb级别的高效精准基因组倒位，效率最高达61.7%（1 Mb）和14.2%（50 Mb），为染色体工程和疾病建模提供了强大工具。

　　

本研究开发了一种基于Prime编辑（Prime Editing）的增强型倒位系统——Prime-editing-based inversion with enhanced performance（PIE），可在哺乳动物细胞中高效、精准地实现从 kilobase（kb）到染色体（chromosomal）尺度的大规模基因组倒位（inversion）。PIEv1版本使用一对Prime编辑指导RNA（pegRNA），但仅能产生一个不精确的连接端；PIEv2和PIEv3在此基础上引入第二对pegRNA，实现了精确倒位，其中PIEv3b通过优化质粒设计进一步提升了精确倒位的耦合效率。该系统在1 Mb（兆碱基）片段上的倒位效率高达61.7%，在50 Mb片段上仍可达14.2%，与Twin Prime Editing结合整合酶（integrase）的方法相比，在100 kb至30 Mb范围内效率提高了4–20倍。此外，PIEv3b在倒位效率和精确性方面均优于基于核酸酶（nuclease）的策略。利用PIE，研究人员成功将人类染色体从metacentric（中着丝粒）构型转变为telocentric（端着丝粒）构型，实现了30 Mb和100 Mb染色体片段的精准倒位。该研究为染色体结构变异（structural variations）的工程化改造、疾病模型构建以及三维基因组（three-dimensional genome architecture）研究提供了强有力的工具，在医学和生物技术领域具有广泛的应用前景。