逆转录子(Retron)介导的精准基因组编辑技术开发与应用

《Nature Biotechnology》：Discovery and engineering of retrons for precise genome editing

本研究针对传统基因编辑技术依赖外源DNA供体且可能引发DNA双链断裂(DSB)的风险，开发了新型逆转录子编辑系统。通过宏基因组数据挖掘与功能筛选，研究人员鉴定出在哺乳动物细胞中高活性的逆转录子逆转录酶，并利用理性设计将编辑效率提升至与常规单链寡核苷酸(ssODN)相当的水平。该系统可与Cas12a核酸酶及Cas9切口酶协同作用，成功实现无DNA双链断裂的精准基因编辑，为活细胞成像和脊椎动物胚胎的无DNA基因编辑提供了全新工具。

　　

逆转录子(Retron)能够在细胞内通过自我引导的逆转录过程产生多拷贝单链DNA，但其在真核生物中插入遗传元件的潜力尚未被充分探索。本研究报道了针对哺乳动物细胞和脊椎动物开发的高效逆转录子基因编辑器的发现与工程化改造过程。通过生物信息学分析宏基因组数据并进行功能性筛选，研究人员成功鉴定出在哺乳动物细胞中具有高活性的逆转录子逆转录酶。通过理性设计进一步将编辑效率提升至与传统单链寡核苷酸(ssODN)供体相当的水平，且这些编辑器源自可基因编码的盒式结构。逆转录子编辑器与Cas12a核酸酶及Cas9切口酶(Cas9 nickase)均展现出强劲的协同活性，不仅扩展了基因组靶向范围，还规避了DNA双链断裂的需求。利用理性设计的逆转录子编辑器，研究人员成功整合了分裂GFP表位标签用于活细胞成像研究。最后，团队开发了全RNA递送策略，实现了细胞和脊椎动物胚胎中的无DNA基因编辑。这项工作确立了逆转录子编辑器作为一种多功能、高效率的精准基因编辑工具。