一种将大段DNA安全插入基因组的新方法已在小鼠身上验证成功，可能为下一代基因编辑药物铺平道路。该方法使用环状单链DNA而非典型的双链DNA分子，被称为“通过核合成模板添加大片段进行整合”——简称INSTALL。该技术由麻省总医院布里格姆分院（Mass General Brigham）的Connor Tou博士和Benjamin Kleinstiver博士领导的团队首创。
INSTALL已证明能够将DNA插入小鼠和实验室培养的人类细胞的基因组中。Kleinstiver在接受Fierce Biotech采访时表示，团队目前正致力于将其用于开发针对肝病、血液疾病和代谢疾病的新型药物。
“这项工作非常出色，以优雅的方式解决了受控DNA插入基因组的一大挑战，”Verve Therapeutics联合创始人、费城儿童医院和宾夕法尼亚大学的Kiran Musunuru医学博士/哲学博士向Fierce表示。Musunuru曾共同领导首个定制CRISPR基因编辑疗法的开发，并未参与这项新研究。
INSTALL解决的关键问题是细胞对大段双链DNA的免疫反应——这些DNA通常不会在细胞内自由漂浮。Kleinstiver解释说，细胞质中的DNA“通常意味着出了问题”，例如病毒感染。当细胞在细胞核外的细胞质中检测到DNA时，会引发免疫反应，导致“下游毒性”。
为了让DNA悄悄通过细胞质进入细胞核并编辑到基因组中，Tou和Kleinstiver受到某些细菌和病毒的启发——它们能自然地将环状单链DNA插入双链基因组。“这是一个令人兴奋的发现，”Tou在3月11日的一份新闻稿中说。“我们随后思考，这些机制能否在人类细胞中重现。”研究人员与基因组工程专家Full Circles Therapeutics合作，将大段DNA塑造成这种球形，发现它们可以不被细胞察觉地通过。
由于基因编辑酶需要双链DNA才能附着，研究人员将双链核苷酸片段——小到不会被免疫系统标记——焊接到单链环上。这项技术能比使用病毒载体更精确地将大段DNA插入基因组。Kleinstiver告诉Fierce，INSTALL使用脂质纳米颗粒进行递送，而不是基因治疗中常用的病毒。
“这些工具潜力和优势非常巨大，因为你可能开发出一种编辑器，就能治疗很多或全部患者，”Kleinstiver说。像INSTALL这样的技术对于由基因大段缺失引起的疾病尤其有用。“这正是基因替换发挥作用的关键领域，正如本文的工作所预示的那样，”Musunuru说。尽管INSTALL“距离用于人类治疗还有很长的路”，但Musunuru将其描述为“朝着正确方向迈出的有希望的一步”。
基因编辑领域在2月底迎来了重大的监管推动——美国食品药品监督管理局正式公布了“合理机制”途径，这是为个体患者设计的定制疗法获得机构批准的新路径。Kleinstiver的团队曾为婴儿KJ的开创性定制治疗提供基因编辑酶，目前正利用这一新途径为患有超罕见遗传病——多系统平滑肌功能障碍综合征——的患者开发个性化基因编辑疗法。
“我们已经为最常见的突变开发了一种疗法，但利用一些合理机制原则，也许能让我们为其他突变也开发疗法，”Kleinstiver说。如果INSTALL或类似工具获得监管批准，将使得合理机制途径的部分内容变得多余。因为在大规模基因编辑成功的疾病中，治疗无需针对每个个体进行调整。“我们不需要100种工具来治疗100种突变，”Kleinstiver说。“我们可以用一种工具治疗那些100种突变。”但Kleinstiver和Musunuru都表示，这样的时代还很遥远。Musunuru强调，并非所有遗传病都能有一天拥有通用疗法。“遗传病没有一刀切的解决方案，”他补充道。
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