Science：基因组编辑新纪元——RNA引导的桥接重组酶

基因大小的DNA片段的位点特异性插入仍然是基因组编辑领域未满足的需求。IS110家族丝氨酸重组酶最近被证明使用同时识别靶和供体位点的双特异性RNA向导（桥接RNA）介导细菌中可编程的DNA重组。

2026年2月5日，瑞士苏黎世大学Martin Jinek团队在Science在线发表题为“Programmable genome editing in human cells using RNA-guided bridge recombinases”的研究论文。该研究发现使用RNA引导的桥接重组酶在人类细胞中进行可编程基因组编辑。

在这项研究中，研究人员证明了Citrobacter rodentium桥接RNA指导的重组酶ISCro4在人源细胞中表现出强大的活性。通过工程设计将桥接RNA分裂成独立的靶结合环和供体结合环，并使用精确的RNA编程规则，利用ISCro4在安全港基因座安装数千碱基插入，以及在疾病相关基因座进行可编程缺失和倒位。对于基因组整合的报告基因构建体中的缺失和倒位，重组率超过10%。反过来，外源DNA的可编程基因组插入可以以超过6%的效率实现。

CRISPR-Cas基因组编辑已经彻底改变了遗传疾病的治疗方法。然而，许多多等位基因遗传病的有效治疗需要基于位点特异性插入大的基因大小的DNA有效载荷的校正策略，这对于使用现有的第一代和第二代CRISPR基因组编辑器来实现是具有挑战性的。一些新兴技术旨在解决这一未满足的需求，包括prime编辑辅助的位点特异性整合酶基因编辑(PASSIGE)，CRISPR相关转座子(CASTs)，工程化反转录转座子，以及无催化活性的Cas9与转座酶的融合。然而，这些方法受到几个限制，包括可能阻碍有效细胞递送的大编码大小，脱靶插入，以及基因组疤痕的产生。在这种情况下，最近发现的桥接RNA向导的重组酶，来源于细菌插入序列(IS)转座因子的IS110家族，代表了一类有希望的用于基因组工程应用的可编程系统。

IS110桥接重组酶已被证明使用二分RNA向导(称为桥接RNA或seekRNA)催化靶和供体DNA之间的位点特异性重组。桥接RNA包含两个内环:靶结合环(TBL)和供体结合环(DBL)，每个环包含两个可变片段，分别与靶位点和供体位点的顶部和底部链进行碱基配对。IS621重组酶的结构和生物化学研究已经揭示了重组机制涉及靶和供体顶部链的初始切口，随后链交换和连接以产生Holliday连接中间体，最后通过底部链切割进行连接解析。

ISCro4增强活性的结构解析（图源自Science）

在这里，研究人员表明桥接重组酶ISCro4在人类细胞中高度活跃，并提供了对其增强活性的结构见解。使用基于质粒或全RNA的递送，ISCro4支持可编程的数千个碱基的退出和倒位，并以超过6%的效率促进供体DNA在基因组位点的插入。最后，评估了ISCro4特异性和脱靶活性。这些结果为桥接重组酶的发展建立了一个框架，作为超越当前技术能力的下一代编辑模式的工具。

参考消息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz1884