基因编辑技术最新进展（2023年7月）

【1】Cell子刊：上科大季泉江团队开发新型微型Cas12n基因编辑系统

2023-07-11报道，上海科技大学季泉江课题组在 Molecular Cell 期刊发表了题为：Cas12n, early evolutionary intermediate nucleases of type V CRISPR, comprise a distinct family of miniature genome editors 的研究论文。 该研究成功开发了一类能在细菌和人类细胞中进行高效基因组编辑的新型微型CRISPR-Cas12n系统。

CRISPR-Cas12n是一类V-U4型CRISPR-Cas系统，与V型CRISPR系统的祖先——转座相关核酸酶TnpB具有最近的亲缘关系，可能是TnpB演化为其它V型Cas核酸酶的最早进化中间体。目前尚没有对该类CRISPR-Cas系统的性质和功能的研究报道。

RISPR-Cas12n家族核酸酶是我国自主研发的新颖微型基因组编辑系统，拥有该家族系统的自主知识产权及底层专利。上海科技大学季泉江课题组前副研究员陈未中和博士研究生马佳诚为该论文的共同第一作者。上海科技大学季泉江教授为通讯作者。上海科技大学为第一完成单位。

【2】Nature子刊：用AI预测CRISPR基因编辑活性，实现对基因表达水平的精准调控

2023-07-11报道，2023年7月3日，纽约大学和哥伦比亚大学的研究人员在 Nature Biotechnology 期刊发表了题为：Prediction of on-target and off-target activity of CRISPR–Cas13d guide RNAs using deep learning 的研究论文。 研究团队将深度学习技术与CRISPR筛选相结合，开发了一种人工智能（AI）平台——TIGER，可以预测RNA靶向的CRISPR系统（CRISPR-Cas13d）的上靶和脱靶活性，还能实现对基因表达水平的精确调控。这项新技术为CRISPR基因编辑疗法中的精准基因调控铺平了道路，也进一步推动了RNA靶向的CRISPR系统在人类遗传学和药物发现方面的广泛适用性。

论文通讯作者 Neville Sanjana 表示，随着从CRISPR筛选中收集到更大的数据集，应用复杂机器学习模型的机会越来越快。有了TIGER模型，我们可以预测脱靶活性，还能实现对特定基因表达水平的精确调控，这使得RNA靶向的CRISPR在生物医学领域的许多令人兴奋的新应用成为可能。

原文：Prediction of on-target and off-target activity of CRISPR–Cas13d guide RNAs using deep learning

【3】超越Cas9，刘如谦团队等证实碱基编辑是这两种遗传疾病的更好治疗手段

2023-07-10报道，圣犹达儿童研究医院 Jonathan Yen、Mitchell Weiss 与博德研究所刘如谦团队合作，在 Nature Genetics 期刊发表了题为：Potent and uniform fetal hemoglobin induction via base editing 的研究论文。 该研究表明，在人类造血干细胞/祖细胞中，碱基编辑（base editing）对于恢复出生后胎儿血红蛋白表达特别有效。相比CRISPR-Cas9，碱基编辑能够将胎儿血红蛋白的表达提高到更高、更稳定、更均匀的水平。 该研究还表明，CRISPR-Cas9产生的不同插入或缺失突变（Indels）可以引起意想不到的表型变异，而碱基编辑可以规避这一问题，有望成为镰状细胞病（SCD）和β-地中海贫血更有效、更安全的治疗策略。

刘如谦教授表示，我们仔细研究了CRISPR-Cas9和碱基编辑器对胎儿血红蛋白基因进行治疗性编辑后的DNA序列。Cas9编辑经常产生不同DNA序列的复杂、不受控的编辑结果。而这项研究显示，碱基编辑器的编辑结果要均匀的多。

【4】Nature子刊：汤玮欣/赵明磊团队开发超迷你Cas12f系统，效率更高、脱靶性更低

2023-07-06报道，2023年7月3日，芝加哥大学汤玮欣、赵明磊等在 Nature Chemical Biology 期刊发表了题为：An engineered hypercompact CRISPR-Cas12f system with boosted gene-editing activity 的研究论文。 该研究开发了一种工程化AsCas12f系统——enAsCas12f，其大小仅为SpCas9的三分之一，enAsCas12f显示出更高的DNA切割活性，高达野生型AsCas12f的11.3倍，并在人类细胞中广泛发挥编辑作用，在特定基因组位点上实现高达69.8%的DNA片段插入和缺失，还具有最低的脱靶编辑活性。enAsCas12f是迄今为止最高效、最紧凑的CRISPR系统之一，开启了基于CRISPR的基因编辑新领域。

该研究开发了一种工程化Cas12f系统——enAsCas12f，其编辑效率可高达AsCas12f的11.3倍，而大小仅为SpCas9的三分之一。这种经过工程化改造的超紧凑Cas12f系统能够在哺乳动物细胞中实现高效和高特异性的基因编辑，这也是迄今为止最高效、最紧凑的CRISPR系统之一，enAsCas12f开启了基于CRISPR的基因编辑新领域。

原文：An engineered hypercompact CRISPR-Cas12f system with boosted gene-editing activity

【5】长寿哺乳动物抗肿瘤机制的研究获进展

2023-07-05报道 ,近期，中国科学院动物研究所研究员周旭明团队对多个长寿哺乳动物如大象、蝙蝠、裸鼹鼠等，开展比较基因组学分析，探究长寿哺乳动物抗肿瘤的机制。研究发现，部分与癌症发生相关基因在亚洲象和非洲象中受到正选择作用。在亚洲象、非洲象、裸鼹鼠和马铁菊头蝠等长寿命哺乳动物基因组中，正选择基因显著地富集于癌症、DNA 损伤修复等相关的通路。

该研究通过肿瘤细胞迁移实验发现，亚洲象和非洲象CDR2L基因的正选择位点可以增强相关基因抑制肿瘤细胞迁移的效应。此外，研究对亚洲象、非洲象、马铁菊头蝠和裸鼹鼠四种长寿哺乳动物作为前景枝中检测到的ALDH6A1基因的特有氨基酸替代进行功能验证发现，长寿哺乳动物ALDH6A1基因的受选择位点对肿瘤细胞迁移具有抑制作用，且不同长寿哺乳动物ALDH6A1的氨基酸替代对肿瘤细胞迁移抑制水平存在效能上的差异。 相关研究成果以Chromosome-level Asian elephant genome assembly and comparative genomics of long-lived mammals reveal the common substitutions for cancer resistance为题，发表在《细胞衰老》（Aging Cell）上。研究工作得到国家自然科学基金、北京市科学技术委员会和国家重点研发计划的支持。

【6】《自然·医学》：重大突破！CAR-T细胞疗法最常见/最棘手的神经毒性，终于有解了

2023-07-05报道，Sadelain团队在著名期刊《自然·医学》发表重磅研究成果[1]，宣布给CAR-T细胞疗法最常见、最棘手的毒性之一，免疫效应细胞相关的神经毒性综合征（ICANS），找到了一个可靠的解决方案。

他们发起的这项2期临床研究的期中数据表明，预防性使用IL-1受体拮抗剂anakinra可大幅降低靶向CD19的CAR-T细胞疗法导致的ICANS的发生率，而不影响CAR-T细胞的治疗效果。 具体来说，在接受axicabtagene ciloleucel（axi-cel）和brexucabtagene autoleucel（brexu-cel）治疗的患者中，22%的患者发生了任何级别的ICANS，11%的患者发生了≥3级ICANS。要知道，在之前的临床试验和真实世界数据中，axi-cel和brexu-cel报告的任何级别ICANS为55-69%，≥3级ICANS为31-38%[2-5]。不难看出，这些初步数据表明，anakinra确实大幅降低了ICANS的发生率。

据了解，这也是迄今为止第一个预防性使用anakinra降低靶向CD19的CAR-T细胞疗法相关ICANS风险的前瞻性临床试验。

【7】Nature子刊：年纪大了大脑退化？注射一针长寿因子，改善记忆功能

2023-07-05报道，2023年7月3日，耶鲁大学医学院、加州大学旧金山分校的研究人员在 Nature 子刊 Nature Aging 上发表了题为：Longevity factor klotho enhances cognition in aged nonhuman primates 的研究论文。 这项研究表明，单次注射长寿蛋白Klotho可以改善老年猴子的认知功能，这一研究结果或能推动Klotho作为一种脑功能恢复疗法的临床转化。

研究人员给老年恒河猴注射更高剂量的Klotho没有显示出认知改善作用，但小鼠在更高剂量的Klotho下继续表现出认知功能增强，这种小鼠与恒河猴的差异，可能与恒河猴的大脑结构和网络复杂性增加有关。 Klotho水平会随着人类衰老而下降，而这项研究显示，以10ug/kg体重的较低剂量注射Klotho（与出生时的水平相似）可以增强老年非人灵长类动物的认知功能，这表明外周治疗或补充Klotho可能对衰老的人类有治疗作用，有助于将来开发对抗老年人认知衰退的干预手段。

【8】Nature重磅：张锋团队首次在真核生物中发现CRISPR样系统，为基因编辑再添新工具

2023-07-05报道，2023 年 6 月 28 日，张锋团队在 Nature 期刊发表了题为：Fanzor is a eukaryotic programmable RNA-guided endonuclease 的研究论文。 研究团队在真核生物中发现了第一个 RNA 引导的 DNA 切割酶——Fanzor，更重要的是，这种新型 CRISPR 样系统，可以在重编程后实现对人类基因组的编辑。 此外，相比 CRISPR-Cas 系统，Fanzor 系统非常紧凑，更容易递送到细胞和组织中。而且，Fanzor 系统没有旁系切割活性，可实现更精准的基因组编辑。 这项最新研究也提示我们，RNA 引导的 DNA 切割机制存在于所有生物界。

张锋教授表示，基于 CRISPR 的基因编辑系统功能强大，已经被广泛使用，这是因为它们可以很容易被重新编程以靶向基因组中的不同位点。而这项研究发现的新系统代表了对人类细胞进行精确改变的另一种方式，是对我们已经拥有的基因组编辑工具的补充。 张锋实验室的一个主要目标是利用能够靶向特定基因和过程来调控人类细胞的系统来开发基因药物。张锋教授表示，几年前我们开始思考，除了 CRISPR，还有什么？自然界中还有其他 RNA 可编程系统吗？

【9】世界首例猪心脏人体移植带来的经验和教训：《柳叶刀》论文阐明移植后患者死亡原因

2023-07-04报道，2023年6月29日，负责这项人体移植猪心脏手术的 Bartley Griffith 医生等人在国际顶尖医学期刊《柳叶刀》上发表了题为：Graft dysfunction in compassionate use of genetically engineered pig-to-human cardiac xenotransplantation: a case report 的研究论文。 这项新研究报道了迄今为止最深入的关于世界首例人体猪心脏移植的详细分析，揭示了第一次成功将转基因猪心脏移植到人类患者身上但最终导致心力衰竭的具体原因。

该论文的第一作者 Muhammad M. Mohiuddin 博士表示，我们的论文提供了关于多种因素如何在移植心脏功能衰退中发挥作用的关键见解。我们的目标是在准备涉及猪器官的异种移植临床试验时，继续推动这一领域向前发展。

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