Abstract Advances in genome editing technologies have created opportunities to treat rare genetic diseases, which are often overlooked in terms of therapeutic development. Nonetheless, substantial challenges remain: namely, achieving therapeutically beneficial levels and kinds of editing in the right cell type(s). Here we describe the development of FIVER (fluorescent in vivo editing reporter) — a modular toolkit for in vivo detection of genome editing with distinct fluorescent read-outs for non-homologous end-joining (NHEJ), homology-directed repair (HDR) and homology-independent targeted integration (HITI). We demonstrate that fluorescent outcomes reliably report genetic changes following editing with diverse genome editors in primary cells, organoids and in vivo . We show the potential of FIVER for high-throughput unbiased screens, from small molecule modulators of genome editing outcomes in primary cells through to genome-wide in vivo CRISPR cancer screens. Importantly, we demonstrate its in vivo application in postnatal organ systems of interest for genetic therapies — retina and liver. FIVER will broadly help expedite the development of therapeutic genome surgery for many genetic disorders.

Abstract As signalling organelles, primary cilia regulate their membrane G protein-coupled receptor (GPCR) content by ectocytosis, a process requiring localised actin dynamics at their tip to alter membrane shape.(1, 2) Mammalian photoreceptor outer segments comprise an expanse of folded membranes (discs) at the tip of highly-specialised connecting cilia (CC), in which photosensitive GPCRs like rhodopsin are concentrated. In an extraordinary feat of biology, outer segment discs are shed and remade daily.(3) Defects in this process, due to genetic mutations, cause retinitis pigmentosa (RP), an untreatable, blinding disease. The mechanism by which photoreceptor cilia generate outer segments is therefore fundamental for vision yet poorly understood. Here, we show the membrane deformation required for outer segment disc genesis is driven by dynamic changes in the actin cytoskeleton in a process akin to ectocytosis. Further, we show RPGR , a leading causal RP gene, regulates activity of actin binding proteins crucial to this process. Disc genesis is compromised in Rpgr mouse models, slowing the actin dynamics required for timely disc formation, leading to aborted membrane shedding as ectosome-like vesicles, photoreceptor death and visual loss. Manipulation of actin dynamics partially rescues the phenotype, suggesting this pathway could be targeted therapeutically. These findings help define how actin-mediated dynamics control outer segment turnover.