先导编辑器技术概述 - 先导编辑器是一种基于CRISPR系统的新一代基因编辑工具，由刘如谦教授团队于2019年开发[3] - 该技术相比CRISPR-Cas9更精准，脱靶效应更少，无需造成DNA双链断裂，而是利用改造的Cas9切口酶切开DNA双链中的一条进行编辑[3] - 理论上能够修复75000种已知致病性人类遗传突变的89%[3] 先导编辑器的工作原理 - 先导编辑器由逆转录酶和Cas9切口酶融合蛋白以及一条pegRNA组成[5] - 编辑过程始于与基因组靶点结合并形成单链DNA切口，被切开的3‘ DNA与pegRNA模板配对，由逆转录酶启动将模板序列写入3’ DNA的延伸部分[5] - 此过程可适用于DNA的替换、插入和删除等多种编辑类型[5] 先导编辑器的技术挑战 - 新DNA链必须与旧DNA链竞争整合到基因组，旧链胜出可能导致新链上多余DNA部分意外整合到其他位置，产生错误[3] - 最新版本先导编辑器大约每编辑7次到121次就会出现一次错误[3] - 错误类型包括因预期编辑未达成而产生的插入/缺失突变，可能导致不可预测且有害的DNA序列[5] 下一代先导编辑器vPE的突破 - 麻省理工学院Robert Langer团队通过对Cas9蛋白修饰，开发了下一代先导编辑器vPE，大幅降低基因组编辑错误概率[4] - vPE通过考察可诱导切口末端降解的Cas9切口定位松弛突变进行工程化改造，意外发现对indel错误产生有显著影响[7] - 与之前先导编辑器相比，vPE的indel错误率降为原来的1/60，编辑543次才会出现一次indel错误[9] - vPE未让递送系统复杂化，也没有增加额外步骤，实现了更精确的编辑[4]