Prime editing for functional repair in patient-derived disease models.
Prime editing for functional repair in patient-derived disease models.
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DOI：
10.1038/s41467-020-19136-7
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发表时间：
2020-10-23
影响因子：
16.6
通讯作者：
Fuchs SA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Schene IF;Joore IP;Oka R;Mokry M;van Vugt AHM;van Boxtel R;van der Doef HPJ;van der Laan LJW;Verstegen MMA;van Hasselt PM;Nieuwenhuis EES;Fuchs SA
Prime editing是一种使用Cas9-nickase和逆转录酶融合蛋白的基因组编辑技术，有望纠正绝大多数遗传缺陷。在这里，我们开发了在类器官培养模型中生长的原代成体干细胞的主要编辑。首先，我们在编码β-连环蛋白（CTNNB 1）的基因中产生精确的框内缺失，导致不依赖于Wnt刺激的增殖，模拟肝癌发展的机制。此外，prime editing功能性地恢复了DGAT 1缺乏症患者的肠类器官和威尔逊病患者的肝类器官（ATP 7 B）中的致病突变。引物编辑在3D生长的类器官中与在2D生长的细胞系中一样有效，并且提供比Cas9介导的同源定向修复（HDR）更高的精确度。碱基编辑仍然比引物编辑更可靠，但仅限于致病突变的亚组。四个引物编辑的克隆类器官系的全基因组测序揭示了不存在全基因组脱靶效应，这强调了这种通用和精确的基因编辑策略的治疗潜力。引物编辑使用与逆转录酶融合的Cas9切口酶来编辑遗传信息。在这里，作者在3D类器官培养物中对原代成体干细胞进行了初步编辑，以显示致病突变的功能纠正，而不会产生全基因组脱靶效应。
Prime editing is a recent genome editing technology using fusion proteins of Cas9-nickase and reverse transcriptase, that holds promise to correct the vast majority of genetic defects. Here, we develop prime editing for primary adult stem cells grown in organoid culture models. First, we generate precise in-frame deletions in the gene encoding β‐catenin (CTNNB1) that result in proliferation independent of Wnt-stimuli, mimicking a mechanism of the development of liver cancer. Moreover, prime editing functionally recovers disease-causing mutations in intestinal organoids from patients with DGAT1-deficiency and liver organoids from a patient with Wilson disease (ATP7B). Prime editing is as efficient in 3D grown organoids as in 2D grown cell lines and offers greater precision than Cas9-mediated homology directed repair (HDR). Base editing remains more reliable than prime editing but is restricted to a subgroup of pathogenic mutations. Whole-genome sequencing of four prime-edited clonal organoid lines reveals absence of genome-wide off-target effects underscoring therapeutic potential of this versatile and precise gene editing strategy. Prime editing uses Cas9 nickase fused to a reverse transcriptase to edit genetic information. Here, the authors prime edit primary adult stem cells in 3D organoid cultures to show functional correction of pathogenic mutations without genome-wide off-target effects.
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