מחקר זה מובל על ידי פרופ' שיאנקון פאן (המחלקה לרפואת עיניים, בית הספר לרפואה של אוניברסיטת שנגחאי ג'יאו טונג המזוהה עם בית החולים התשיעי לאנשים).
עריכת גנים פותחת עידן חדש של טיפול במחלות שכן מחלות גנטיות רבות נגרמות על ידי מוטציות של זוג בסיסים ב-DNA הגנומי. עם ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית עריכת הגנום, כלי עריכה חדשניים כמו עריכה בסיסית ועריכת פריים משכו תשומת לב ציבורית, ומבשרים על קפיצת מדרגה גדולה בתחום זה.
עריכת ראשי (PE) הוצעה על ידי הצוות של דיוויד ליו בשנת 2019, אשר מאופיינת ללא צורך בהפסקות כפולות (DSBs) או תבניות רצף הומולוגיות עם תרחישי יישום משתנים, כולל מוטציות נקודתיות כמו גם הוספות או מחיקות. מערכת PE מורכבת משני חלקים: עורכי ראשי (PEs) ו-Prime editing guide RNA (pegRNA). עורכי ראשיים הם סוג של חלבוני היתוך בין מוטנט ניקאז מסוג Streptococcus pyogenes Cas9 (SpCas9) H840A ניקאז לבין תחום הנדסה של RT (Reverse Transcriptase). ה-pegRNA מתפקד גם כ-sgRNA וגם כתבנית תורם עבור השינוי הרצוי. הוא מכיל רצף ספייסר, פיגום ותוסף 3' המורכב מרצף מחייב פריימר (PBS) ותבנית RT (RTT). רצף המרווח יציין את אתר היעד. לאחר חיתוך גדיל ה-DNA המכיל PAM על ידי תחום Cas9 nickase, קצה ה-3' שיתקבל יתכלאה עם ה-PBS וישמש כפריימר DNA לשעתוק הפוך על ידי תחום RT.
כאשר הם מועברים לתא, ה-PEs מכוונים לאתר העריכה וחותכים את גדיל ה-DNA הבודד המכיל PAM, וכתוצאה מכך שחרור של קצה ה-3' DNA שיכול להכליא לחלק הארכת pegRNA. לאחר מכן, ה-Reverse Transcriptase מבצע פילמור של DNA ערוך מתבנית ה-RT של pegRNA לאתר המטרה, מה שיוצר או דש 3' עם עריכה או 5' דש ללא עריכה. ההעדפה לכריתת דש 5' וקשירת דש 3' יוצרת לבסוף DNA heteroduplex המכיל גדיל אחד ערוך וגדיל אחד לא ערוך. תיקון או שכפול של DNA מעתיק את העריכה לגדיל המשלים ומתקין לצמיתות את העריכה הרצויה.
טכנולוגיית ה-PE גדלה והתקדמה במהירות בארבע השנים האחרונות, עם התקדמות מגוונת בארכיטקטורה שלה להגברת יעילות העריכה, יכולת המיקוד והספציפיות, כולל עיצוב pegRNA חדש, שינוי PE ושיפור מסירה. בנוסף, למרות תחילתה יחסית לאחרונה, PE יושם בהרחבה לתיקון מוטציות פתולוגיות ממחלות גנטיות. בַּמַבחֵנָה ו in vivoשיש לו פוטנציאל גדול להזיז את תחום הריפוי הגנטי קדימה מהספסל למיטה.
בסקירה זו, המחברים מתארים בפירוט את ההיסטוריה ההתפתחותית של עריכת פריים, ההתפתחות החדשה ביותר של טכנולוגיות מבוססות CRISPR‒Cas. אתרי אינטרנט לעיצוב pegRNA פורטו, כולל pegFinder, pegIT, PrimeDesign וכן הלאה. כמו כן, מפורטות מגוון שיטות רצף לחיזוי מחוץ למטרה. לאחר מכן, היישום של PE במודלים של מחלות אנושיות מסוכם בקצרה בסעיף הבא, החל ממחלות עיניים להפרעות תורשתיות בכבד. עם יעילות עריכה גבוהה יותר ופחות תוצרי לוואי מכלי עריכה מסורתיים, עריכת פריים טומנת בחובה הבטחה גדולה כאסטרטגיה טיפולית למחלות אנושיות.
לסיכום, PE הוא אבן דרך אדירה בפיתוח שיטה אוניברסלית לעריכת גנום. ההסתגלות הקלינית שלו לתיקון מדויק של מוטציות פתוגניות ידועות במחלות אנושיות עשויה להזניק את הגבול הבא של טיפולים מותאמים אישית.
