全RNA介导的精准基因写入技术！Cell：我国科学家开创基于逆转录病毒的全RNA介导基因写入技术

在一项新的研究中，中国科学院动物研究所研究员李卫（Li Wei）和周琪（Zhou Qi）领导的研究团队，成功开创了一项革命性的基因编辑技术——基于逆转录病毒的全RNA介导的基因写入（gene-writing）技术。

这项突破性成果，实现了人体细胞中精准的靶向基因整合，为基因组工程领域带来了前所未有的进展。相关研究结果于2024年7月8日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“All-RNA-mediated targeted gene integration in mammalian cells with rationally engineered R2 retrotransposons”。

长期以来，高效准确地在基因组中插入基因大小的DNA片段，一直是基因编辑领域的难题。目前的技术主要依赖 DNA 模板作为基因整合的供体。然而，DNA 供体在实际生物医学应用中面临诸多挑战，如高免疫原性、递送障碍以及随机整合的风险。

相比之下，RNA供体则展现出明显优势，低免疫原性、易于非病毒载体递送，并且其能在细胞内迅速降解，规避了随机整合的隐患。尽管如此，利用RNA供体实现人体细胞中基因大小的DNA片段靶向整合的技术还很少。

R2逆转录转座子，一种能够特异性整合至宿主28S rDNA基因组位点的移动遗传元件，拥有219个拷贝存在于人类基因组中，且位于蛋白质编码基因之外，构成了理想的“安全港”基因整合位点。尽管自上世纪80年代起，这一位点便已为人所知，但将其用于将大片段基因整合到人类细胞中的潜力尚未被充分发掘。

在这项新的研究中，研究人员通过系统性分析和筛选，确定了源于禽类基因组的 R2Tg 系统在人体细胞中的整合活性，尽管初始效率偏低，但借助多项工程学改良，团队构建了优化版本的R2Tg——en-R2Tg。

en-R2Tg基因写入工具通过脂质纳米颗粒（lipid nanoparticle, LNP）（一种用于临床的非病毒载体）递送，在人类肝细胞中的基因整合效率可达25%；在小鼠胚胎中，位点特异性基因整合效率超过了60%。尤为关键的是，en-R2Tg系统在28S rDNA安全港位点，表现出了极高的基因整合特异性，极大地降低了由随机基因整合引发的突变风险。

图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.06.020

本研究作者Li说，“这项技术为新型基因疗法的研发开辟了崭新路径。面对由多种不同突变导致的同一疾病，我们的技术提供了一种更为通用的解决方案：通过直接将功能性基因整合到基因组中，无论突变类型如何，都能恢复其应有的功能。”他进一步展望道：“我们甚至可以利用LNP递送我们的基因写入工具，实现在体内直接构建CAR-T细胞，以治疗癌症。这有望将复杂的治疗过程简化至疫苗接种般轻松。我们对这项新技术的未来充满信心，对其潜在的广泛应用前景满怀激动。”

总之，本研究基于天然存在的 R2 逆转录转座子，开发出了一种全 RNA 介导、高效、精确的基因写入技术。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Yangcan Chen et al. All-RNA-mediated targeted gene integration in mammalian cells with rationally engineered R2 retrotransposons. Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.06.020.

Novel gene writing technology enables all-RNA-mediated targeted gene integration in human cells
https://phys.org/news/2024-07-gene-technology-enables-rna-human.html