系统鉴定DNA transposon
Zhang T, Tan S, Tang N, Li Y, Zhang C, Sun J, Guo Y, Gao H, Cai Y, Sun W, Wang C, Fu L, Ma H, Wu Y, Hu X, Zhang X, Gee P, Yan W, Zhao Y, Chen Q, Guo B, Wang H, Zhang YE. Heterologous survey of 130 DNA transposons in human cells highlights their functional divergence and expands the genome engineering toolbox. Cell. 2024 Jul 11;187(14):3741-3760.e30. doi: 10.1016/j.cell.2024.05.007. Epub 2024 Jun 5. PMID: 38843831.
将DNA transposon拆分成tranpose enzyme (helper plasmid)和TIR-GeneOfInterest-TIR (donor plasmid)的双质粒递送系统已经成为成熟的基因稳定表达工具（如sleeping beauty, Piggybac）。不过现有的工具不一定是最好的，因为DNA transposon先前没有大规模系统性研究，作者从102个物种中用干实验鉴定出130个新的DNA transposons，希望从中找到更加好用的工具。 在human cells中用湿实验测试了这130个DNA transposons的转座活性，发现有40个是有转座活性的（之前已知的只有20个active DNA transposons）。
TIR, terminal inverted repeats,一个通常的DNA transposons的结构是TIR-transposase-TIR.
作者尝试用它们鉴定到的新转座子中指标最出色的”MAG”转座子来进行CAR-T疗法的应用，结果并不亚于经典的已经开发迭代了很多代的工具Sleeping beauty。作者认为“MAG”在今后序列优化后拥有很高的应用前景。
鉴定转座活性的reporter如下：
130个候选DNA transposons，每个都有自己独特的Tnp和non-coding sequences(TSD-TIR-Spacer)，所以一共构建了130对儿Donor plasmid＋Helper plasmid。双质粒共转染后，用含抗生素(puromycin)的培养基稀释到每个细胞之间物理上隔开。培养一段时间后，成功转座的细胞因为有了puroR抗性可以形成colony，而没有成功转座的就死了。通过对colonies计数，对阴性对照（只转染donor plasmid）就能反应该DNA transposon是否在human cells具有转座活性。并且不同的DNA transposons之间可以对transposition activity进行比较。
Q. 利用DNA transposons和Retrotransposons构建稳转系统的优劣
A. 前者是cut-paste, 后者是copy-paste，天然的Retrotransposons从进化上看，在跟宿主的博弈中取得的优势要大于DNA transposons (human cell中不存在仍然active的DNA transposons，但是存在active Retrotransposons比如LINE-1)。然而，现实应用层面，后者远不如前者的技术成熟。可能的原因：
- Retrotransposons的转座由于存在RNA intermediate，对宿主的依赖性可能更高，降低了异源整合效率（异源的意思是其他物种中发现的transposons在human cells中利用）
但Retrotransposons的开发潜力也很大，因为：
- 递送ssRNAs的技术要比递送dsDNAs更成熟、效率更高
Q. 为什么有一些DNA transposons的整合位点更倾向于异染色质？
A. 从直觉上，异染色质更加封闭，不利于整合。但从进化视角看，transposons和host cells是博弈关系，更高的转座效率通常意味着更容易被宿主压制。而在heterochromatin的transposons虽然牺牲了一定的转座活性，但同时也增强了自身的安全性，有可能更容易在进化中保留下来。另一方面，异染色质可能是兼性异染色质，并没有完全锁死转座发生的可能。
2024年Cell Report已经报道了历史上第一个利用retrotransposon进行基因异源表达的工具（没点开读过）
Q. 插入位点在基因组的分布与治疗安全性的关系
A. 更容易整合在染色质开放位点的piggybac更容易破坏正常基因的表达，用于CAR-T对人来说就不安全。新发现的MAG的插入位点比piggybac更随机，因此比piggybac的安全性更高。