西湖云谷智药研发团队改进split-PE实现高效体内基因编辑

2024年12月31日，西湖云谷智药研发团队在Cell Reports在线发表题为“Improved split prime editors enable efficient in vivo genome editing”的论文。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.115144

【背景解读：先导编辑器（Prime Editing，PE）是一种基于CRISPR/Cas系统的基因编辑工具。 它能够在不造成DNA双链断裂的情况下，实现任意碱基的自由转换、多碱基的精准插入和删除，这有可能纠正大多数已知的人类遗传疾病相关突变。 然而，由于编码PE的核酸序列长度超过了单个AAV的装载容量（4.7 kb），需要使用双AAV系统进行递送。 即将编码PE的核酸序列分离成两个片段，在通过双AAV递送进体内后再通过反式剪接重新组装成完整的PE行使作用，这一技术称为split-PE。 但是，选择什么位点将PE分离成两个片段才能使得split-PE在体内获得高编辑效率，是基因编辑领域一个长期受关注的重要问题。】

本研究筛选出高效的Split-PE分离位点（Fig. 1A），设计新的PE架构，并通过腺相关病毒（AAV）对PE进行递送，实现高效的体内基因编辑。

具体来说，西湖云谷智药研发团队在体外测试了多个Split-PE分离位点，发现split-PE-1115具有较高的编辑效率（Fig. 1B-C）。 此外，通过使用游离的逆转录酶（reverse transcriptase, RT），在靠近Cas9缺口酶（Cas9 nickase, Cas9n）N端的区域筛选分离位点并鉴定出了一个高效的split-PE (split-PE-367)（Fig. 1B, D）。 进一步地，通过与多个已有的split-PE进行对比，发现split-PE-1115和split-PE-367在多个基因组位点上均表现出较优的PE编辑效率。

最后，将split-ePE3-367包装到AAV9中，用于靶向小鼠的PCSK9基因（一种调节胆固醇稳态的基因）（Fig. 2A）。 结果显示， split-ePE3-367实现了小鼠PCSK9 Q155H的精确编辑，最高效率可达17.5%，优于已发表的最优策略（12.9%）（Fig. 2B-C）。 同时未在潜在脱靶位点上发现明显的编辑，证明安全性优秀。