基因编辑技术突破 - 现有基因编辑技术难以应对遗传多样性导致的多种突变类型，例如ABCA4基因500多种突变导致Stargardt病，PAH基因1000多种突变导致苯丙酮尿症，CFTR基因2000多种突变导致囊性纤维化 [2] - 靶向整合技术可直接将整个基因整合到基因组中，提供不依赖具体突变类型的通用疗法，并适用于癌症免疫疗法、转基因细胞和动物模型构建等领域 [2] CRISPR相关转座酶(CAST)的发现与挑战 - 2019年张锋团队和Samuel Sternberg团队独立发现CRISPR相关转座酶(CAST)，能够以高度特异方式移动大片段DNA且不造成DNA双链断裂 [2] - 天然CAST在人类细胞中编辑效率不足0.1%，无法实际应用 [2] EvoCAST系统的开发与性能 - 刘如谦团队与Samuel Sternberg团队利用噬菌体辅助连续进化(PACE)技术，将CAST活性提高数百倍，开发出EvoCAST系统 [3][5] - EvoCAST在人类细胞中基因整合效率达10%-30%，相比天然CAST提高420倍，支持超过10kb的大片段DNA整合 [3][7] - EvoCAST展现出高产物纯度：未检测到indels，主要为单向插入，整合精度达单碱基对水平，脱靶频率极低 [3][7] 技术比较与应用前景 - EvoCAST与eePASSIGE系统各有优势：eePASSIGE效率更高(35%)，但EvoCAST编辑纯度更高且只需一步整合 [9] - EvoCAST的简单可编程性、一步整合机制及避免DNA双链断裂等特点，使其非常适合生命科学研究和疾病治疗应用 [10] - 该研究展示了如何通过实验室进化将天然系统转化为治疗工具，为改进其他CAST系统提供了新策略 [10]