美國時間12月11日,A.伯恩斯醫學院(JABSOM)細胞與分子生物學研究團隊運用轉座子(transposons)可在基因組中跳躍的特性,開發了一種透過標靶錨定與條件式轉座來進行插入(INsertion by Targeted Anchoring and Conditional Transposition, INTACT)的方法,將正常的基因複製並精準送入基因組的「安全港」(safe harbor)中,以替代失去作用的缺陷基因。未來可望用於治療單一基因缺陷而致病的基因疾病。研究結果已發表在《Nucleic Acids Research》。
將基因大小的DNA序列精準且高效的整合入類基因組方面,目前仍是基因治療的一大障礙。現有方法多依賴DNA的雙股斷裂(double-strand DNA breaks),但可能導致非預期的基因組改變。
許多單基因疾病(monogenic diseases)源自於患者之間突變型態高度多樣且具個別差異,使得依患者量身訂做的治療策略在實務上難以推行,因此凸顯發展通用型「全基因替換」(full-gene replacement)策略的迫切性。
在自然界中,有一類被稱為「轉座子」的基因片段,能把自己從基因片段中拔起並在基因組中到處移動。研究團隊打算利用轉座子的跳躍機制,將健康的基因送入基因組中,用能正常運作的複製品去替換原有缺陷的基因。
研究團隊開發了INTACT技術,將原本隨機跳躍不可預測落點的轉座子,精準導向DNA中適合基因表達,但又遠離癌症相關的基因,也就是被視為「安全港」的區域中。
INTACT方法首先對哺乳動物轉座酶(mammalian transposase)在其DNA結合區域(DNA-binding domain)進行改造,引入特定突變以降低脫靶整合(off-target integration)的發生率。接著,再將可程式化、具序列特異性的DNA結合蛋白(programmable sequence-specific DNA-binding proteins)連接至轉座酶,使其重新獲得位點特異性(site specificity),得以精準導向目標基因座。
研究結果發現,INTACT可在多個基因座(loci)上完成插入,在最佳化條件下,INTACT平均可達到每個細胞1.2次標靶插入(1.2 targeted insertions per cell)。並且使用的位點導向轉座酶(site-directed transposase)能在不造成雙股斷裂的狀況下,精準且高效率地將大於4 kb的DNA片段插入基因組
研究團隊將持續開發新一代以轉座子為基礎的療法,把INTACT技術應用於CAR-T細胞免疫療法,透過重新編成免疫系統,使其能搜尋並摧毀癌細胞。除此之外,INTACT方法未來有望運用於治療像血友病(hemophilia)這種因單一基因缺陷而致病的疾病,為基因組工程提供了一項強而有力的新工具。
資料來源:https://medicalxpress.com/news/2025-12-gene-therapy-advances-scientists-dna.html#google_vignette
原始研究:https://academic.oup.com/nar/article/53/22/gkaf1316/8373962?login=true
(編譯/實習記者 康育華)