基因編輯技術再突破! MIT創「PASTE」可插入3.6萬個鹼基對

日期2022-11-25
基因編輯技術再突破! MIT創「PASTE」可插入3.6萬個鹼基對(圖片來源:麻省理工學院麥戈文腦科學研究所)
美國時間24日,美國麻省理工學院(MIT)科學家發表創新基因編輯工具「PASTE」,可以插入高達36,000個鹼基對,從以往只能編輯單個基因突變,進展到可以替換整段基因,同時解決由多個基因突變引起的遺傳疾病,例如,囊狀纖維化(Cystic Fibrosis)、萊伯氏先天性黑朦症(Leber Congenital Amaurosis, LCA)。該研究發表於《Nature Biotechnology》。
 
PASTE技術已授權給Tome Biosciences,該公司是由技術發明人麻省理工學院麥戈文腦科學研究所(McGovern Institute for Brain Research)教授Omar Abudayyeh與Jonathan Gootenberg於2021年2月共同創辦的生物技術公司。Tome預計在2026年將該技術推進臨床。
 
Tome Biosciences更在A輪募資中,獲得眾多知名創投投資,包含:ARCH、Google創投部門、加密貨幣傳奇創投a16z (Andreessen Horowitz)、Longwood Fund、Polaris Partners與Alexandria Venture。
 
此次發表的創新基因編輯工具「PASTE」,是融合了兩種現有技術,一種是台裔科學家劉如謙(David Liu)創辦的公司Prime Medicine的核心技術─Prime Editing,是利用改造版的Cas9酵素來識別特定的DNA序列,只會對其中一股DNA造成切口,然後利用一段RNA引導的反轉錄酶(reverse transcriptase),在指定的位點進行基因編輯,直接替換掉特定序列。
 
另一種現有技術則是整合酶(integrase),是一種幫助反轉錄病毒把攜帶病毒遺傳訊息的DNA整合到宿主DNA的酶。
 
研究人員認為,整合酶雖然可以攜帶大序列,但本身不容易插入到特定目標序列以外的位置,而Prime Editing技術只能編輯短序列。
 
但結合整合酶並運用Prime Editing靶向與編輯特定位點,其剪輯的序列剛好足夠插入整合酶攜帶的序列,PASTE讓研究人員可以在目標位置中插入高達36,000個鹼基對。
 
Abudayyeh指出,與目前的基因編輯方法相比,以往只能追蹤一種疾病的單個基因突變,但PASTE可以替換整段基因,同時解決多個基因突變。此外,PASTE不會產生DNA雙鏈斷裂,可降低脫靶的風險。
 
實際上,劉如謙也在去年發表於《Nature Biotechnology》上的一篇論文中提出類似的技術,但唯一不同的地方在於劉如謙不是將基因編輯工具與整合酶融合在一起進行基因編輯,而是讓基因編輯工具與融合酶分開作用,因此,在本次的論文中,PASTE技術比劉如謙的方法效率更高。
 
值得注意的是,Prime Medicine的發言人指出,Tome並沒有拿到Prime Medicine的授權就使用Prime Editing,目前還沒有對這件事情進行追究。
 
但Abudayyeh與Gootenberg強調,雖然在論文中使用了Prime Editing,但PASTE技術並不侷限只能使用Prime Editing,Prime Editing只是一個例子,不是唯一的方法。
 
參考資料:https://endpts.com/mit-researchers-reveal-dna-paste-tech-behind-latest-genome-startup/
論文:https://doi.org/10.1038/s41587-022-01527-4
 
(編譯/李林璦)