摘要：一项近日发表在Science的工作结合定向进化[1]和理性设计[2]优化一种源自自然界的RNA指导转座系统-CRISPR-associated transposases (CASTs)[3]–[5]，在保留其损伤小（很少产生indels，毕竟基因插入过程不引入

一项近日发表在Science的工作结合定向进化[1]和理性设计[2]优化一种源自自然界的RNA指导转座系统-CRISPR-associated transposases (CASTs)[3]–[5]，在保留其损伤小（很少产生indels，毕竟基因插入过程不引入双链断裂）、易于编程设计（一步灵活引入几十bp到至少十几kb的DNA片段）等优点的基础上数百倍地提高其效率，在人原代成纤维细胞的部分位点实现了37%的基因插入效率[6]。

定向进化CASTs系统，成数量级地提高其编辑效率，实现人细胞更灵活的编辑[6]。

该项工作的通讯作者是Broad Institute of Harvard and MIT的David R. Liu和哥伦比亚大学的Samuel H. Sternberg等研究人员；2025年5月15日发表在Science[6]。

作者们表示后续需要进一步结合crRNA的优化、检验长期编辑效果、提高在非分裂细胞以及不耐受外源DNA的细胞的编辑效率等[6]。

Comment(s):

挺有扩展性的工作。

这种实验室的定向进化或许很适合结合AI，利用定向进化产生的大量数据来“启动”AI的启发式探索和试错，从而进一步提高探索空间和效率，实现更趋近“全局最优”的效果。

参考文献：

[1] K. M. Esvelt, J. C. Carlson, and D. R. Liu, “A system for the continuous directed evolution of biomolecules,”Nature, vol. 472, no. 7344, pp. 499–503, 2011, doi: 10.1038/nature09929.

[2] G. D. Lampe, A. R. Liang, D. J. Zhang, I. S. Fernández, and S. H. Sternberg, “Structure-guided engineering of type I-F CASTs for targeted gene insertion in human cells,” bioRxiv, p. 2024.09.19.613948, Jan. 2024, doi: 10.1101/2024.09.19.613948.

[3] J. E. Peters, K. S. Makarova, S. Shmakov, and E. V Koonin, “Recruitment of CRISPR-Cas systems by Tn7-like transposons.,” Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., vol. 114, no. 35, pp. E7358–E7366, Aug. 2017, doi: 10.1073/pnas.1709035114.

[4] S. E. Klompe, P. L. H. Vo, T. S. Halpin-Healy, and S. H. Sternberg, “Transposon-encoded CRISPR-Cas systems direct RNA-guided DNA integration.,” Nature, vol. 571, no. 7764, pp. 219–225, Jul. 2019, doi: 10.1038/s41586-019-1323-z.

[5] J. Strecker et al., “RNA-guided DNA insertion with CRISPR-associated transposases,” Science (80-. )., vol. 364, no. 6448, pp. 48–53, Jul. 2019, doi: 10.1126/SCIENCE.AAX9181/SUPPL_FILE/AAX9181_STRECKER_SM.PDF.

[6] I. P. Witte et al., “Programmable gene insertion in human cells with a laboratory-evolved CRISPR-associated transposase,” Science (80-. )., vol. 388, no. 6748, p. eadt5199, May 2025, doi: 10.1126/science.adt5199.

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来源：阿曼科学大全