2019年6月12日《自然》报道,美国哥伦比亚大学的研究人员开发了一种名为INTEGRATE的基因编辑新工具,利用细菌转座子可以将任何DNA序列准确地插入基因组而不需要切割DNA,避免了目前CRISPR-Cas系统的缺陷,为基因工程和基因治疗提供了一种强有力的新方法。研究者将这种新INTEGRATE技术比作分子胶而不是分子剪。
CRISPR-Cas系统先使DNA断裂,使用提供的DNA填补空白,再依赖细胞来修复断裂。许多细胞会进行错误的修复或者在过程中引入错误,甚至无法启动修复程序。此外,DNA断裂会引发DNA损伤反应等其他不良反应。相对之下,INTEGRATE利用Tn7-like转座子(来自霍乱弧菌)可以直接在基因组的精确位置插入新的DNA序列,该过程不需要切割DNA,主要是利用一种整合酶(TniQ)将转座子插入基因组。与CRISPR一样,整合酶通过指导RNA找到合适的位点。因此,研究者利用该基因编辑工具可以通过编程将任何DNA序列插入细菌基因组的任何位点。目前,研究者已经将长达10,000个碱基的序列插入细菌基因组中,测序证实有效载荷精确插入,非目标位置没有额外拷贝。
INTEGRATE技术是迄今为止第一个完全可编程的插入系统,该技术将提供更加广泛的基因编辑机会。该研究团队利用细菌遗传学实验开发了INTEGRATE技术,下一步他们将测试其他细胞类型,包括哺乳动物细胞,探究基础研究和临床应用的可能性。