先导编辑的逆转录酶参与哺乳动物细胞的DNA损伤修复

NaturePortfolio · 公众号 · 科研 · 2025-02-22 12:40

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研究背景

基因编辑技术的精准化发展极大推动了生命科学研究，并为遗传病治疗提供了强有力的工具。先导编辑（Prime Editing, PE）作为一种高度灵活的基因编辑策略，无需依赖DNA双链断裂（DSB）或外源供体DNA模板，即可在目标位点实现精确的插入、缺失或碱基替换。相较于CRISPR-Cas9和碱基编辑（Base Editing）技术，PE有效降低了脱靶效应，拓宽了基因编辑在基础研究和临床应用中的潜力。PE的蛋白组分主要由nCas9（nickase Cas9）和逆转录酶（reverse transcriptase, RT）组成。尽管PE在提高编辑精度方面已展现出独特优势，但目前对其逆转录酶是否会影响哺乳动物细胞内源性的DNA损伤修复机制仍缺乏系统研究。

结果与展望

本研究结合活细胞成像、激光微照射（laser microirradiation）及高通量测序等技术，探究逆转录酶在DNA损伤位点的招募，并解析其对内源DNA修复路径选择的影响。

首先，我们利用CRISPR-Cas9在哺乳动物细胞特定位点诱导DNA双链断裂（DSB），并通过扩增子测序（amplicon sequencing）分析逆转录酶在DNA损伤修复过程中的作用。结果表明，逆转录酶的表达显著提高了插入事件的比例，同时降低了缺失和同源重组（HR）修复的发生率，提示其可能影响细胞对不同DNA修复路径的选择。进一步，通过激光微照射实验，我们观察到逆转录酶能够迅速募集至DNA损伤位点，且这一过程不依赖于已知的DNA损伤感应因子。此外，我们发现去除RNase H结构域的紧凑型PE显示较低的DNA修复活性，这可能使其更适合临床应用。