大基因序列的精确、位点特异性插入为治疗各种遗传疾病带来了巨大的希望。虽然使用双引导RNAs(pegRNAs)的引物编辑可以介导靶向整合，但对于超过300个碱基对的有效负载，插入效率会急剧下降。
2026年4月22日，武汉大学张楹、殷昊共同通讯在Nature在线发表题为Quadruple pegRNA enables programmable and efficient large genomic insertion的研究论文。
该研究开发了一种四pegRNA策略（QuadPE），通过两组pegRNA的协同作用—一组在基因组靶点产生3' flap，另一组在供体DNA上产生互补flap—实现了对长达26 kb DNA片段的高效、精准插入。
在多个位点和细胞系中，QuadPE实现了约40%的稳定整合效率，显著优于重组酶和转座酶介导的插入系统。QuadPE在非分裂原代细胞（如人原代T细胞和终末分化神经元）中同样有效，为无需双链断裂或重组酶的大片段基因插入提供了强大而精准的平台。
大多数遗传疾病源于特定的序列突变，因此需要精确的校正才能实现治疗干预。尽管碱基编辑器和先导编辑器（PE）在纠正致病突变方面显示出潜力，但其临床应用受到单个突变罕见性和多样性的限制。
靶向基因插入可以提供一种通用策略来纠正给定基因内的所有致病突变，从而提供一种广泛适用的解决方案。依赖双链断裂（DSB）诱导的修复途径（如非同源末端连接（NHEJ）和同源定向修复（HDR））的传统策略存在若干局限性。
基于NHEJ的方法通常产生1-5%的编辑效率，并且容易产生不可预测的插入、缺失或重排。尽管HDR可以使用供体DNA模板实现更精确的整合，但它主要局限于分裂细胞，在非分裂或慢周期细胞（包括许多临床相关的细胞类型）中效率低下。因此，高效、精准地整合大片段DNA仍然是充分发挥基因组编辑治疗潜力的一个巨大挑战。
QuadPE工作示意图（图源自Nature）
该研究开发了一种全新的定点基因写入技术“QuadPE”，以可编程方式高效实现千碱基级DNA（1.6–26 kb）的基因组插入。QuadPE利用先导编辑器分别在基因组和供体DNA上编辑生成两对序列互补的引物，精准引导供体DNA整合到目标基因组，具备简单、高效、精准的特点，在多种细胞实现了1.6至26 kb高效精确的基因插入，编辑效率可达40-60%。
更为重要的是，该技术在疾病治疗相关的分裂和非分裂原代细胞（如人T细胞和小鼠神经元）表现出良好效率，为基因治疗提供突破性的新工具。
该项工作得到了国家自然科学基金委、国家重点研发计划、国家科技重大专项、卫健委四大慢病项目的资助。武汉大学医学研究院、免疫与代谢前沿科学中心、中南医院、泰康生命中心、人工智能学院及高致病性病毒与生物安全全国重点实验室为本项研究提供了支撑平台。
参考消息：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10395-w