浙江
将外源大片段DNA精准插入人类基因组特定位点，一直是基因治疗领域的一道难题。传统的同源定向修复方法效率随DNA片段增大而急剧下降，而且高度依赖细胞分裂周期。非 homologous末端连接虽然不挑细胞状态，但容易引发染色体易位、大片段缺失等安全隐患。近两年科学家发现的IS621重组酶——源自IS110家族转座子——依靠一条叫做“桥接RNA”的分子同时识别供体DNA和受体DNA，理论上能做到无疤精准插入。可这套源自原核生物的系统一进到人体细胞就几乎“罢工”，活性低得让人头疼。
2026年6月6日，《自然·通讯》杂志接收了一篇题为《Optimization of IS621 recombinase/bridge RNA-directed recombination for precise insertion of large DNA fragments in human cells》的论文。这项研究由上海科技大学、南京师范大学、西北农林科技大学等多所机构合作完成，通讯作者是南京师范大学吴丽娜教授、南京大学刘江怀教授以及西北农林科技大学王小龙教授。他们改造IS621系统，最终研究出“enIS621‑tebRNA”的增强版，在多种人体细胞里把大片段DNA插入效率推到了百分之二十几。
他们一开始用了一个巧妙的GFP报告系统来监测重组效率，就是把绿色荧光蛋白劈成两半，只有成功插入供体DNA后才会重新拼出荧光。野生型IS621在HEK293T细胞里几乎没信号。于是研究团队对重组酶蛋白做了系统性的单氨基酸突变筛选，从102个候选位点里找出十几个活性提升的突变。然后像搭积木一样把这些有益突变组合起来，试了30种三突变体。结果发现A119R、H138R、V293Q三个位点同时换掉之后，活性比野生型飙升了51倍多。这玩意儿他们命名为enIS621。
对，光改蛋白还不够。他们又动起了桥接RNA的脑筋。原本的桥接RNA是单条分子，同时挂着靶标结合环和供体结合环。团队试着把它拆成两段：段认靶标，一段认供体，中间加上Cys4酶切位点和xrRNA稳定元件。这招还真管用，重组效率又翻了两倍多。更妙的是，他们发现把两个结合环的角色互换一下，让原本认供体的环去认基因组靶标，效果反而更好。这种“交换设计版”的两段式桥接RNA，他们称为tebRNA。把这俩优化组合到一起，就是最终的王牌：enIS621‑tebRNA。
在HEK293T细胞里测试8个内源基因座，用tebRNA引导时，82碱基的DNA供体平均插入效率达到6.12%，2.3千碱基的大片段也能做到5.12%。换个细胞系，HCT116里同样能到7.85%。最夸张的一次，在某个位点他们测到了27.75%的插入率。就算供体拉到10千碱基，tebRNA依然能保持2.53%的效率。更让人安心的是，深测序显示精准整合的比例超过91%，长读长测序也没发现结构异常，这说明该系统做的是干干净净的无疤手术。
用改良的UDiTaS方法扫了一遍全基因组，tebRNA只检测到48个脱靶整合位点。拿ddPCR去验证排名靠前的脱靶位点，结果根本测不到信号。GUIDE‑seq分析也显示，系统几乎不制造双链断裂——这跟IS621的原始机制吻合：它先交换一条链，等配对好了再切另一条链，天生就不爱乱砍。
最后团队试着把这套系统用于真正的治疗场景。一个是CAR‑T细胞治疗：把CD19‑CAR基因精准插到Jurkat T细胞的特定位置，结果编辑后的T细胞碰到CD19阳性的肿瘤细胞时，IL‑2分泌量明显上升，说明CAR正常工作了。另一个是血友病B基因治疗：把编码人凝血因子IX的基因插到Huh‑7细胞里，编辑后的细胞培养上清中因子IX蛋白含量大幅增加。这两项实验虽然还停留在细胞层面，但至少证明了enIS621‑tebRNA有潜力成为下一代基因治疗的工具。下一步怎么提高特异性、怎么摆脱对CT核心序列的依赖，那得等AI帮忙设计蛋白或者从更多转座子家族里挖宝了。
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