基因编辑最新研究进展（2022年7月）

【1】世界首个碱基编辑疗法完成患者给药，一针注射，永久预防心脏病

2022-07-14报道，Verve Therapeutics 公司宣布，其开发的碱基编辑疗法 VERVE-101 在新西兰完成了首例患者给药，该疗法用于治疗杂合子家族性高胆固醇血症（HeFH），这也是首个体内碱基编辑的临床试验。此外，Verve 还表示将在今年下半年在英国和美国提交临床试验申请。 这标志着下一代基因编辑技术——碱基编辑开始进入临床试验，也标志着基因编辑技术开始进入常见疾病的治疗。

VERVE-101 疗法旨在通过脂质纳米颗粒（LNP）递送的碱基编辑技术（Base Editing）永久关闭肝脏中 PCSK9 基因的表达，从而降低低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C），实现对包括 HeFH 在内的心血管疾病的预防和治疗。

 Verve 创始人兼 CEO、著名心脏病专家 Sekar Kathiresan 表示，VERVE-101 是一种一流的基因编辑药物，通过对肝脏细胞 DNA 进行一次修改，从而永久关闭致病基因。第一个使用这种研究性碱基编辑药物进行临床试验，既是 Verve 团队的重大成就，也是基因编辑领域的重大突破。VERVE-101有可能为 HeFH 患者提供改变游戏规则的治疗选择，将传统的慢性护理模式转变为单疗程、终生的治疗解决方案。

【2】CRISPR先驱亓磊，携史上最小CRISPR系统，创立表观遗传编辑公司，获5500万美元A轮融资

2022-07-14报道，CRISPR 基因编辑先驱亓磊创立的公司 Epic Bio 完成了5500万美元的A轮融资，该公司计划将迷你 CRISPR 系统（CasMINI）应用于表观遗传工程，开发出更安全的人类遗传疾病疗法。

【3】首次出海，中国自主研发的碱基编辑工具首次获得海外专利授权

2022-07-13报道，当地时间2022年7月12日，正序生物科学创始人团队创建的变形式碱基编辑系统tBE（transformer Base Editor）正式获得美国专利商标局（USPTO）专利授权，成为首个获得海外专利授权的中国自主研发碱基编辑工具。正序生物已从上海科技大学获得tBE的全球独家许可，成为独家拥有这一底层平台型碱基编辑系统专利全球权益的生物医药公司。正序生物已利用tBE针对β型地中海贫血症开发了创新碱基编辑靶点的治疗方案，并全力推进该疗法进入临床试验阶段，成为了首个将中国自主研发且获得海外专利的碱基编辑技术应用在创新型基因编辑疗法管线中的生物医药公司。此前，正序生物已经从上海科技大学独家许可了首个在中国获得授权的碱基编辑技术专利（增强型碱基编辑器，eBE）。与此同时，正序生物已自研开发并提交了多项碱基编辑技术的PCT国际专利申请，覆盖多个国家和地区。正序生物具有国际国内自主知识产权的多项碱基编辑技术将为下一步的管线布局铺平道路，并确立其在国内碱基编辑领域的优势地位。

【4】Jennifer Doudna最新研究：基于CRISPR的新型RNA敲低工具问世，效率更高、脱靶更低

2022-07-04报道，近日，Jennifer Doudna 团队在预印本平台 bioRxiv上发表了题为：Precise Transcript Targeting by CRISPR-Csm Complexes 的研究论文，介绍了 CRISPR 技术在靶向RNA敲低（Knockdown）领域上的最新应用成果：

 在最小化脱靶效应的前提下，研究团队利用 CRISPR-Csm 系统在人类细胞中实现了高效的 RNA 靶向敲低，其效率最高可达99%。该研究表明 CRISPR-Csm 兼具现有技术的多种优势特点，可以作为一种高效、特异和多功能的 RNA 敲低工具。

【5】Cell：基于CRISPR技术的新型图谱将每个人类基因与其功能关联在一起

2022-06-16报道，怀特黑德研究所成员Jonathan Weissman及其同事们在一项新的研究中超越了人类基因组序列，首次全面地构建出人类细胞中表达的基因的功能图谱。相关研究结果于2022年6月9日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Mapping information-rich genotype-phenotype landscapes with genome-scale Perturb-seq”。他们将每个基因与它在细胞中的作用联系起来，这是多年来在单细胞测序方法Perturb-seq上合作的成果。

这些数据可以在Weissman实验室的网站上找到，供其他科学家使用。Weissman说，“这是一个大资源，就像人类基因组是一个大资源一样，你可以进去并进行基于发现的研究。与其提前确定你要研究的生物学，不如拥有这张基因型-表型关系图，你可以进去筛选这个数据库，而不必做任何实验。”

原文：doi:10.1016/j.cell.2022.05.013.

【6】Nucleic Acids Research:实现单窗口碱基编辑

2022-06-16报道，近日，中国科学院天津工业生物技术研究所研究员毕昌昊团队和研究员张学团队在精准实现单碱基编辑方面取得重要进展。研究人员通过分析CBE生成的各类编辑产物的实际分布情况，发现CBE强烈倾向于一起编辑多个胞嘧啶碱基。借鉴以往的研究经验，他们推测对gRNA进行修饰可能会改变其碱基编辑性能。因此，研究人员设计了一种不完美的gRNA (imperfect gRNA，igRNA) 编辑方法：利用具有一个或多个与目标基因座不匹配的碱基的gRNA来指导碱基编辑。结果表明，与普通gRNA编辑相比，使用CBE和ABE进行igRNA编辑大大增加了单碱基编辑比例，并提高了编辑效率，尤其在DNMT3B、NSD1、PSMB2、VIATA hs267和ANO5等位点，实现了近乎完美的单碱基编辑。同时，研究人员发现将igRNA与无PAM编辑器（例如SpRY-ABEmax）相结合，可以在某些基因组位点实现任何位置的可控单碱基编辑。此外，研究人员还探讨了igRNA在构建SNPs相关细胞系方面的研究，并进行了概念验证。

该研究提供了一种简单的策略来实现ABE和CBE的单碱基编辑，克服了限制碱基编辑器在治疗SNP相关疾病或创建疾病相关SNP携带细胞系和动物模型中使用的关键障碍。

该研究提供了一种简单的策略来实现ABE和CBE的单碱基编辑，克服了限制碱基编辑器在治疗SNP相关疾病或创建疾病相关SNP携带细胞系和动物模型中使用的关键障碍。

【7】Nature：干扰素γ受体受体信号通路可让CAR-T细胞高效杀伤实体瘤

2022-06-15报道，在一项新的研究中，来自麻省总医院（MGH）的研究人员发现，干扰素γ受体（IFNgR）信号通路对于胶质母细胞瘤对CAR-T细胞免疫疗法的易感性至关重要。在其他实体肿瘤中也观察到了同样的现象。这一发现可能部分地解释了为何液体肿瘤和实体瘤对CAR-T细胞治疗的反应非常不同。相关研究结果近期发表在Nature期刊上，论文标题为“CAR T cell killing requires the IFNγR pathway in solid but not liquid tumours”。

Maus说，展望未来，这一发现在临床上给科学家们提供了两个方面的机会。首先，通过靶向IFNgR信号通路来增强T细胞-肿瘤细胞结合的相互作用，可能会使CAR-T细胞疗法在实体瘤中产生更好的反应。其次，在液体肿瘤中阻断这一途径可能有助于减少众所周知的CAR-T细胞疗法的毒副作用，即细胞因子释放综合征。她补充说，“即使CAR-T细胞治疗在某些情况下可以达到惊人的效果，在一些液体肿瘤中的治愈率超过40%，但它的毒副作用是一个真正的问题。在这些癌症中抑制干扰素γ可能保持疗效，但会减少它的毒副作用。”

原文：doi:10.1038/s41586-022-04585-5.

【8】Molecular Therapy Nucleic Acids: U1a是参与细胞增殖和迁移的异源基因和细胞基因表达的正调控因子

2022-06-15报道，近日，来自纳瓦拉大学(UNAV)的研究者们在Molecular Therapy: Nucleic Acids杂志上发表了题为“U1A is a positive regulator of the expression of heterologous and cellular genes involved in cell proliferation and migration”的文章，该研究结果支持U1a作为癌症治疗的假定治疗靶点。此外，在生物技术应用中应考虑U1a结合序列。

在本研究中，研究者证明了U1A直接招募到靶向转录本可以增加基因表达。这是一种新的调节作用，除了先前的知识表明U1a降低U1AmRNA和其他特定靶点的水平外。事实上，在全基因组范围内，根据个别核苷酸拆分、交联和免疫沉淀(ICLIP)的研究，U1a更多地是促进而不是抑制基因表达，并且许多U1a上调的转录本直接与U1a结合。

本研究的工作首次描述了U1a作为基因表达的正向调节因子的相关作用，这可能被用于生物技术应用，并作为几种肿瘤学恶性肿瘤的意外治疗靶点。

原文：doi: 10.1016/j.omtn.2022.05.023.

【9】Nat Commun：短暂表达腺嘌呤碱基编辑器有望治疗早年衰老综合征

2022-06-14报道，在一项的新研究中，来自瑞典卡罗林斯卡学院和韩国基础科学研究所的研究人员展示了如何利用短期基因编辑来校正这种导致早衰症的突变。相关研究结果于2022年6月2日发表在Nature Communications期刊上，论文标题为“Transient expression of an adenine base editor corrects the Hutchinson-Gilford progeria syndrome mutation and improves the skin phenotype in mice”。

论文共同第一作者、卡罗林斯卡学院生物科学与营养系博士生Daniel Whisenant说，“先前使用整合到细胞DNA中的基因编辑工具存在风险，一旦突变成功被校正，细胞内的这种工具就不再需要了。” 他继续说，“我们使用一种腺嘌呤碱基编辑器（adenine base editor, ABE）来校正早衰症中存在的这种突变。但我们只在短时间内表达了我们需要的编辑工具。结果仍然足以修复分化的皮肤干细胞。”

原文：doi:10.1038/s41467-022-30800-y.

【10】Cell：更为紧凑的靶向RNA的基因编辑工具Cas7-11S问世，有望基于此开发出新型RNA基因疗法

2022-06-08报道，在一项新的研究中，他们与东京大学的合作者合作，发现Cas7-11可以缩小到一个更紧凑的版本，使其成为编辑活细胞内RNA的一种更可行的选择。他们描述了这种新的、紧凑的Cas7-11，同时还对原始的Cas7-11进行了详细的结构分析。

相关研究结果于2022年5月27日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Structure and engineering of the type III-E CRISPR-Cas7-11 effector complex”。论文通讯作者为麦戈文脑科研究所研究员Omar Abudayyeh、麦戈文脑科研究所研究员Jonathan Gootenberg和东京大学研究员Hiroshi Nishimasu。论文第一作者为麦戈文脑科研究所前博士后Nathan Zhou和东京大学的Kazuki Kato。

Abudayyeh说，“当我们观察这种结构时，很明显有一些不需要的部分，我们实际上可以去除这些部分。这使得这种酶足够小，以至于可以将它装入在单一的病毒载体中进行治疗应用。” 这些作者认为Cas7-11的新三维结构是一种丰富的资源，可以回答有关这种酶的基本生物学问题，并揭示未来调整它的功能的其他方法。

原文：doi:10.1016/j.cell.2022.05.003.

【11】Science：化繁为简！可爱龙实验室解析“史上最小Cas9”

2022-06-01报道，科学界的一项重大工作集中在尝试使 CRISPR 工具小型化，使其足够小以适应当前的递送方法，例如腺病毒相关病毒（AAV）载体。在小型化 Cas9 工具方面，目前还没有一种人工引导方法非常成功。 美国康奈尔大学可爱龙实验室解决了这个大小问题，成功解析“史上最小Cas9”的分子结构——一种基于最近在转座子中发现的，Cas9 远古亲属成员 IscB，该成员大小仅 Cas9 的三分之一左右。

该研究以：Structural basis for RNA-guided DNA cleavage by IscB-ωRNA and mechanistic comparison with Cas9 为题，发表于最新一期的 Science 期刊。

【12】科研人员建立蛋白工程化改造新方法和基于Cas12i的基因编辑新工具

2022-06-01报道，中国科学院动物研究所建立了一种蛋白质工程化改造的新方法（Improving Editing Activity by Synergistic Engineering，简称MIDAS），并利用该方法获得了高活性的Cas12iMax以及高特异性的Cas12iHiFi等基因编辑新工具。

研究发现，MIDAS方法能够显著提高来自不同CRISPR家族的Cas核酸酶，如Cas12i、Cas12b及CasX等CRISPR系统的基因编辑效率。其中，Cas12i由于较小的蛋白质尺寸、简单的crRNA及PAM，具有较好的应用潜力。通过MIDAS方法改造的Cas12i具有以下优势和特点：（1）Cas12i^Max编辑效率非常高，相较于目前广泛使用CRISPR基因编辑工具（AsCas12a、BhCas12b v4、SpCas9、SaCas9及SaCas9-KKH），展现了更高的平均基因编辑效率。（2）Cas12i^Max具有非常广泛的基因组靶向范围，能够高效地识别NTNN、NNTN、NAAN及NCAN等PAM序列，可识别PAM覆盖了70%的人基因组。（3）在Cas12i^Max的基础上进一步改造获得了新的突变体Cas12i^HiFi。Cas12i^HiFi在全基因组范围内展现了的极高的特异性和极低的脱靶效应，同时保留Cas12i^Max 90%的On-target基因编辑活性。

MIDAS方法有望在多种CRISPR系统的基因编辑工具化改造中发挥作用。该研究改造的新型Cas12i基因编辑工具在动物模型制备、作物育种、医学核酸检测、基因治疗等领域颇具应用前景。

相关研究成果发表在The Innovation上。该工作由动物所和北京干细胞与再生医学研究院完成。动物所研究员周琪和李伟为论文的通讯作者，博士研究生陈阳灿、胡艳萍、王鑫阁为论文的共同第一作者。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项和中科院基础研究青年团队项目的支持。

【13】Science：有望取代CRISPR-Cas9的新型基因编辑工具问世！揭示IscB-ωRNA在RNA引导下切割DNA机制

2022-05-30报道，在一项新的研究中，来自康奈尔大学的研究人员为自然界如何解决这个问题提供了一个解释：他们精确地确定了一种转座子衍生性系统如何以RNA引导的方式编辑DNA。转座子是细菌中的可移动的遗传因子。一种转座子编码IscB，IscB的大小不到Cas9的一半，但它同样能够进行DNA编辑。用IscB取代Cas9将明确地解决这种尺寸问题。相关研究结果于2022年5月26日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Structural basis for RNA-guided DNA cleavage by IscB-ωRNA and mechanistic comparison with Cas9”。

这些作者利用低温电镜（Cryo-EM）对来自一种转座子系统的IscB-ωRNA分子进行了高分辨率的观察。他们能够捕捉到该系统在不同构象状态下的快照。 他们甚至能够通过去除IscB的非必要部分，设计出尺寸更小的IscB变体。

与CRISPR/Cas9相比，IscB很小，这些作者相信他们将能够把它缩得更小。他们已经剔除了55个氨基酸而不影响IscB的活性；他们希望使这种基因组编辑器的未来版本更小，从而更有用。

论文共同第一作者、康奈尔大学分子生物学与遗传学系博士后研究员Chunyi Hu说，更好地了解ωRNA的功能是这项研究的另一个动机。“仍然有很多谜团，比如为什么转座子使用RNA引导的系统？这种RNA可能还扮演什么角色？”

这些作者仍然面临的一个挑战是，虽然IscB-ωRNA在试管中非常活跃，但它在人类细胞中改变DNA的效率却不高。他们研究的下一步将是利用这种分子结构来探索它在人类细胞中活性较低的原因。Schuler说，“我们有一些想法，实际上有很多想法，我们渴望在不久的将来进行测试。”

原文：doi:10.1126/science.abq7220.