Nat Commun | 李墨课题组通过花菁染料修饰ssODN大幅提升CRISPR HDR效率

本文发表在Nature Communications上，由沙特阿卜杜国王科技大学李墨教授团队完成。背景方面，CRISPR-Cas9基因编辑技术虽发展迅速，但精准基因编辑中的同源定向修复（HDR）效率低、细胞毒性高，特别是在人类多能干细胞等敏感模型中问题突出。研究目的为探索一种简单、生物相容性好的方法提升HDR效率。结论显示，将Cy5花菁染料连接至单链DNA（ssODN）修复模板的5'末端，可显著提升HDR效率最高达8倍，并赋予编辑细胞2至3倍的存活优势。5'Cy5-ssODN能提高ssODN在细胞内的稳定性和细胞核可利用性，促进更紧凑的类环状结构，增强与靶序列的相互作用，并上调DNA修复基因、下调凋亡通路相关基因。该策略在诱导多能干细胞（iPSC）矫正疾病突变（如镰状细胞病HBB基因）、人类心脏类器官及人类类囊胚中均表现出高效精准编辑能力，且不影响细胞功能与发育潜能，为精准基因编辑提供了通用型简易解决方案。