Nature子刊提出新型基因治疗：“睡美人”带来的惊喜

来自欧洲分子生物学实验室，德国维尔茨堡大学等处的研究人员设计了一种新的“睡美人（Sleeping Beauty）”转座酶变体，这种转座酶具有显著改善的新生化特性，能够直接用于基因组修改。

这一发现公布在Nature Biotechnology杂志上。

EMBL小组负责人Orsolya Barabas解释说：“我们开发的蛋白质可以传递到哺乳动物细胞中，并保持完整的功能，根据需要对靶细胞进行有效而稳定的基因组修饰。”

传递有效的基因修饰可用于不同类型的细胞，包括人干细胞和T淋巴细胞。后者可以被基因修饰，产生用于癌症免疫疗法的人工嵌合抗原受体（CAR）。

研究人员开发的新型“睡美人”转座酶不仅可以直接递送蛋白质，而且还可以穿透细胞。后者其实并不是研究本身的目的，只有在实际研究中才发现。这是一个令人惊喜的发现，因为这是第一个具有此特征的同类产品。

“所有这些功能为CAR-T细胞生产和其他基因疗法开辟了新途径，” 文章作者Irma Querques说，这是一个突破性的进展。

睡美人

“睡美人”转座子系统由转座酶和转座子组成，可将特定的DNA序列插入动物的基因组中。

转座酶是一种与转座子末端结合的蛋白质，转座子可以改变其在基因组中位置，有时会产生突变，改变细胞的遗传特性，催化其向基因组另一部分移动。

转座酶可以在转座子内编码，也可以由其他来源提供，在这种情况下，转座子可以视为非自主元件。这种转座子作为遗传工具最为有用，因为插入后它们不能独立继续切除，重新插入自身。在人类基因组和其他哺乳动物基因组中鉴定出的所有DNA转座子都是非自主的，因为即使它们包含转座酶基因，这些基因也没有功能，无法产生可驱使转座子的转座酶。

Zoltan Ivics和他的同事在1997年从鱼基因组的无效拷贝中找到了“睡美人”转座酶，创造了第一个在脊椎动物细胞中有效工作的转座子工具。从那时起，它已被用于遗传学的许多应用中，包括基因治疗。

直接的应用

EMBL研究人员通常将重点放在基础研究上，但这些结果也能用于直接医学应用。 “我们开发的新的转座酶和基因组工程程序将直接用于治疗性细胞工程中，在这项研究中，我们已经证明了我们的方法可用于生产CAR-T细胞及其在小鼠模型中的功效。”文章作者Michael Hudecek说。现在，Hudecek和他的同事将继续研究转座酶在人类患者中的应用。

“我们的方法进一步为干细胞工程带来了令人兴奋的用途，我相信它将在再生医学和相关研究中得到应用。新技术的最突出优点之一是，它可以实现工业规模的转座酶药物生产，因此‘睡美人’基因递送系统对公司来说更具吸引力。”

EMBL小组开发的转座酶的设计原理和方案也将有助于为其他转座子系统创建类似的策略。研究团队很好奇，希望进一步探索“睡美人”转座酶具有细胞穿透特性的机制，以及这些机制是否也可以转移到其他蛋白质上。

尽管这将需要进一步的工作，但Barabas强调了直接的影响：“目前，我们的新细胞工程程序将降低成本，并通过提高保真度和控制方法，提高医学相关基因组修饰的安全性。”