Tou等人最近的一项研究介绍了一种名为“通过核合成模板添加大片段进行整合”（INSTALL）的策略，这是一种基于重组酶的基因组工程方法。该方法使用含有部分双链区域的环状单链DNA供体，以减少传统双链DNA传递所带来的先天免疫激活和毒性。这种供体设计的改进提高了非病毒DNA在原代人类细胞和体内的整合效率。

将长DNA序列写入哺乳动物基因组仍然是基因组工程中的一个核心未解决问题。尽管CRISPR–Cas核酸酶能够实现精确的目标定位，但它们在处理大片段插入时效果较差，因为它们产生的双链DNA断裂（DSBs）往往修复不准确，导致不必要的插入或删除以及细胞毒性。1,2 特异性重组酶和可编程转座酶提供了有吸引力的替代方案，因为它们可以在最小化或消除DSBs暴露的同时整合大DNA片段。3,4 然而，这些方法在原代细胞中的应用受到供体DNA的限制。

重组酶通常使用双链DNA（dsDNA）作为供体，但在原代哺乳动物细胞和体内环境中，外源性dsDNA容易被cGAS和AIM2等先天免疫传感器检测到，从而引发炎症信号并影响细胞存活。5,6 像腺相关病毒这样的病毒载体可以规避细胞内的感知机制，但它们也有自身的局限性，包括载物大小受限、制造复杂以及重复给药困难。7 因此，一个长期存在的问题是如何在避免dsDNA供体相关毒性的同时保持重组酶介导的整合。1

图1：免疫逃逸型DNA供体实现高效基因组整合。
图1：免疫逃逸型DNA供体实现高效基因组整合。 此图像的替代文本可能是通过AI生成的。
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传统的dsDNA供体会触发先天免疫反应，限制细胞存活并阻碍重复给药。INSTALL使用cssDNA作为供体，其中包含部分双链的oDNA设计，既能支持重组酶活性，又能最小化免疫激活。INSTALL-1依赖于第二链的合成，而INSTALL-2和INSTALL-2e则包含一个dsDNA重组酶结合位点，从而实现高效整合并提高耐受性。

为了解决这个问题，Tou等人将重组酶与环状单链DNA（cssDNA）供体结合使用。8 与dsDNA相比，单链DNA（ssDNA）被先天免疫传感器的检测效率较低。6 然而，重组酶通常识别双链DNA目标位点。作者通过两种设计解决了这一矛盾，这两种设计统称为“通过核合成模板添加大片段进行整合”（INSTALL）1。在INSTALL-1中，cssDNA作为供体，在核内经过第二链合成后成为双链结构。在INSTALL-2中，一种称为部分双链整合多核苷酸（PIP）的短寡核苷酸与cssDNA结合，形成双链重组酶结合位点，同时保持供体的其余部分为单链状态。这种寡核苷酸修饰后的cssDNA（oDNA）供体允许重组酶立即结合。