实验室进化 CRISPR 相关转座酶实现人类细胞可编程基因插入 —— 为遗传疾病治疗开辟新路径

如何实现人类基因组指定位点的大片段 DNA 高效插入？来自相关研究团队的 Witte 等人针对野生型 CRISPR 相关转座酶（CASTs）在人类细胞中活性极低的难题，利用噬菌体辅助连续进化（PACE）系统优化 CASTs，获得活性提升超 200 倍的 evoCAST，为遗传疾病治疗等提供新工具。

　　

在人类细胞中实现可编程基因插入对治疗功能丧失型遗传疾病具有重要意义。CRISPR 相关转座酶（CASTs）可介导 RNA 引导的 DNA 整合，但野生型 CASTs 在人类细胞中活性极低（通常≤0.1% 处理细胞）。研究通过噬菌体辅助连续进化（PACE）系统优化 Ⅰ-F 型 CAST 系统，经数百代连续筛选，获得转座酶 TnsB 进化变体，其在人类细胞中的整合活性提升超 200 倍。该进化型 TnsB 无需共递送具细胞毒性的细菌辅助蛋白 ClpX。将其与其他 PACE 进化及合理设计的 CAST 组件结合，构建出 evoCAST 系统，在 14 个基因组靶点实现 10%-30% 整合效率，平均较野生型提升 420 倍，可整合超 10 kb DNA，在多种人类细胞类型中实现精准靶向整合，无检测到的插入缺失（indels），脱靶率低。该研究建立 CAST 实验室进化平台，为高效人类细胞基因组编辑提供通用系统，助力通过单一编辑剂应对遗传多样性疾病群体。