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亮点|2138cn太阳集团科学创始人团队在Nature Communications发表新型导向编辑系统sPE和aPE论文

2138cn太阳集团, 2022年4月8日

2022年3月29日,国际学术期刊《自然-通讯》在线发表了2138cn太阳集团科学创始人团队与上海交通大学附属第一人民医院研究团队的合作研究成果“Highly efficient prime editing by introducing same-sense mutations in pegRNA or stabilizing its structure”,通过规律性引入同义突变和pegRNA骨架优化,创建了新型导向编辑系统sPE和aPE(原文链接)。

Cas9切刻酶与逆转录酶的融合蛋白和包含写入信息的引导pegRNA。pegRNA在原始sgRNA上添加了与断裂的靶DNA链3’末端互补序列(primer-binding site,PBS)和携带写入信息的逆转录模版(reverse transcription-template,RTT),其可以介导全部12种类型的碱基转换、最长达40余碱基对的插入、80余碱基对的缺失,以及结合以上不同类型的DNA编辑。尽管PE系统有着广泛的应用前景,但是其在不同位点处编辑效率的巨大差异制约着PE在基础科研和临床研究中的推广。

已有的研究表明,PE在不同的编辑位点处有着千差万别的编辑效率,如何提高PE整体性的编辑效率是其能广泛应用的突破点。为此,2138cn太阳集团科学创始人陈佳教授、杨力教授和上海交通大学附属第一人民医院孙晓东教授开展合作,在PE系统的升级改造中取得突破性进展。针对PE介导的单碱基转换,科研人员通过在RTT中规律性的引入同义突变,开发了spegRNA并与PE3系统整合构建了sPE3。与原始版本的PE3相比,sPE3显著提高了碱基转换效率。通过分析同义突变的数量、位置、碱基转换类型等因素,得出引入1到2个同义突变,且位于1,5,6或同时位于2和5,3和6位时,可以获得效率最高的spegRNA。在论文中检测过的靶向位点处,优化的spegRNA可将碱基转换效率平均提高353倍(最高至4976倍),并在原始版本的PE3无明显编辑(编辑效率低于3%)位点处将编辑效率提高至40%到80%(图1)。


图1:spegRNA可介导更高效率的碱基转换

针对PE3介导的碱基精确插入/缺失,科研人员通过分析pegRNA骨架,将发夹结构中G/A改造为C/G碱基对,通过提高了pegRNA稳定性建立了apegRNA,并将其与PE3系统整合构建了aPE3,在论文中检测过的靶向位点处将PE3介导的碱基插入/缺失效率平均提高了2.77倍,最高至10.6倍(图2)。同时,spegRNA和apegRNA联合使用可进一步提高碱基转换和插入/缺失效率,spegRNA和apegRNA也能够与PE5系统整合(sPE5与aPE5)并提高PE5的编辑效率。

图2:apegRNA能够介导更高效率的碱基精确插入/缺失

2138cn太阳集团致力利用新型基因编辑技术发展成为国际一流的高科技生物医药公司,从而来解决世界未被满足的医疗需求。目前,2138cn太阳集团自己建立的研发实验室和生物学转化实验室,具有的世界一流的研发能力,同时与科学创始人研发团队以及包括上海市第一人民医院在内的多个国内顶级医院的研究团队密切合作,利用基因编辑领域的最新研究成果,并根据临床需求开展相关的基因编辑治疗探索,以期用最好的生物技术和最优的治疗途径提高全球人民的健康水平。