Các nhà khoa học đã có thể chỉnh sửa từng «chữ cái» DNA riêng lẻ. Việc thay thế ngay một vùng lớn của gene lại khó hơn nhiều — đặc biệt là không gây đứt gãy hai mạch DNA.
Một công trình mới trên tạp chí Nature mô tả prime assembly (lắp ghép mồi) — phương pháp mở rộng khả năng của prime editing và cho phép chèn vào những vùng định sẵn của hệ gene các đoạn DNA có kích thước vài nghìn nucleotide.
Hệ thống tạo ra trên hai mạch DNA những «đuôi» ngắn một mạch 3′. Chúng được chọn sao cho khớp với các đầu của đoạn DNA cho. Sau đó, các cơ chế của tế bào tự hoàn thiện và nối phân tử lại.
Về nguyên lý, điều này gợi nhớ đến lắp ghép Gibson — cách nối các đoạn DNA trong ống nghiệm. Chỉ có điều ở đây, việc lắp ghép tương tự diễn ra ngay bên trong tế bào sống.
Trong một thí nghiệm, các nhà nghiên cứu làm việc với gene TINF2, nơi các đột biến có liên quan đến những rối loạn nặng trong việc duy trì telomere. Họ đã thay thế một vùng dài 106 nucleotide mà vẫn giữ nguyên trình tự amino acid của protein. Trong các tế bào K562, hiệu quả chỉnh sửa đạt tới 33,1%.
Các tác giả cũng đã chứng minh khả năng tích hợp các trình tự cho có kích thước lên tới 12,1 kilobase và khả năng tái cấu trúc lớn đối với hệ gene đã tồn tại, tới quy mô megabase.
Điều đặc biệt quan trọng là prime assembly không chỉ hoạt động trong các dòng tế bào phòng thí nghiệm mà còn trong các tế bào tạo máu CD34+ nguyên phát của người và tế bào lympho T, kể cả các tế bào không phân chia. Hiệu quả ở đó hiện vẫn thấp hơn đáng kể, nhưng chính việc chỉnh sửa như vậy đã mở rộng phạm vi ứng dụng tiềm năng của phương pháp.
Ý tưởng về một liệu pháp không phụ thuộc vào đột biến cụ thể cũng rất đáng chú ý. Thay vì tạo ra một công cụ riêng cho từng đột biến, có thể thử thay thế hoặc mã hóa lại ngay cả một vùng có vấn đề của gene.
Nghĩa là nguyên lý có thể thay đổi: một đột biến → một sửa chữa cho một vùng gene → một cấu trúc phổ quát.
Hiện tại, prime assembly vẫn còn là một công nghệ thử nghiệm. Vẫn còn phải làm cho nó hiệu quả hơn trong các tế bào quan trọng về mặt trị liệu và giải quyết bài toán đưa các thành phần trực tiếp vào cơ thể.
Nhưng chính khái niệm này cho thấy một bước chuyển quan trọng trong kỹ thuật gene: việc chỉnh sửa hệ gene đang dần chuyển từ cắt DNA sang lắp ghép DNA một cách có lập trình bên trong tế bào.
