基因组写入与功能研究

基因书写技术的原理：“Gene Writing 技术的灵感来自于可移动遗传元件（mobile genetic elements，MGE），它是进化论 中最伟大的基因组‘架构师’。自从 20 世纪 50 年代 Barbara McClintock 在玉米上发现第一个可移动遗传元件开始，人们就知道它在生物学 中扮演着重要的角色。

可移动遗传元件是指一类能在基因组内移动的 DNA，包括：转座子、噬菌体 元件等。其中，转座子是主要研究对象之一。一段 DNA 序列从原位上单独复制或断裂下来，环化后插入另一位点，并对其后的基因起调控作用，此过程称为转座。这段 DNA 序列则被称为转座子或跳跃基因 。目前已经确定了大约 6000 个逆转录转座子 （基于 RNA 的基因书写）和 2000 个具有潜力的转座子（基于 DNA 的基因书写）。

我们可以将人类的基因组 看成一列 “火车”，把基因组上的 DNA 片段看成一节“车厢”。大多数“车厢” 在整列 “火车” 上的位置、顺序是不变，而转座子却是可以移动自己位置的 “车厢”，例如从 2 号“车厢” 位置移动到 8 号 “车厢” 位置。在移动位置的过程中，转座子可以通过 “剪切 - 粘贴” 或者 “复制 - 粘贴” 将原有 “车厢” 插入到新的位置，或者原有 “车厢” 不动而将复制后的 “车厢” 插入到新的位置上。转座子的两端有定义其边界的特殊 DNA 序列，介于中间的是制造蛋白质的基因，可以将其切除，“腾出”空间加入新的基因片段。

基因书写技术正是利用了转座子可以携带目的基因并插入基因组的原理，对转座子进行改造，从而实现将长段基因插入基因组的效果。

通过利用可移动遗传元件的生物学特性，基因书写技术具有以下四大潜力可克服目前遗传医学 所面临的“困境”：

1. 与基于核酸酶 的基因编辑技术不同，基因书写技术对于宿主 DNA 修复途径的依赖很小，所以能够有效地在体细胞基因组中加入长断或小片段基因序列 。
2. 与基于腺相关病毒 (AAV) 载体的基因治疗技术不同，新加入的 DNA 片段可永久性地存在于分裂细胞 中。
3. 可通过递送 RNA 将新的 DNA 序列插入基因组中。
4. 可对患者进行多次给药，重复治疗，这是目前基因疗法 还无法实现的治疗方式。