基因编辑技术发展 - CRISPR-Cas9的发现开启了基因编辑新时代，基于CRISPR的技术已成功应用于人体临床试验治疗遗传疾病和癌症[2] - 科学家不断挖掘新工具以解决Cas9蛋白体积过大（约1400个氨基酸）难以通过AAV病毒载体递送的难题[2] NovaIscB系统的创新 - 通过对CRISPR-Cas9祖先IscB进化改造，创造出仅614个氨基酸的NovaIscB系统，体积仅为Cas9一半[2] - NovaIscB编辑效率提升百倍，插入/缺失编辑活性达40%，效率相比野生型OgeuIscB提升约100倍[3][15] - 系统可与甲基转移酶融合创建可编程表观遗传编辑系统OMEGAoff，紧凑到可装入单个AAV载体[2][3] IscB的潜力与挑战 - IscB作为Cas9祖先，体积仅300-550个氨基酸，是Cas9的30%，更适合小型化基因编辑工具开发[7] - 原始IscB存在三大短板：有效向导RNA仅13bp导致低特异性、编辑效率不足野生型Cas9的1%、无法适配复杂表观遗传编辑工具[8] 技术优化四步法 1 从144种IscB天然变体中筛选出OrufIscB，编辑效率比前代提升5-10倍[10] 2 将Cas9的REC结构域移植到IscB，引导RNA延长至20bp，脱靶率降低3倍[11] 3 通过深度突变扫描筛选关键位点E137K/E409R/I533K，编辑活性再提升2倍[12] 4 精简向导RNA结构从225nt缩短至166nt，人类细胞中表达量提升4倍[13] OMEGAoff系统应用 - 单次AAV注射OMEGAoff可持久抑制PCSK9基因表达，小鼠血清胆固醇水平显著降低，效果持续6个月[16] - 实验显示未观察到血清总胆红素和丙氨酸氨基转移酶水平的显著变化，安全性良好[16] 方法论突破 - 研究提出的进化与结构引导蛋白质工程方法为优化蛋白质功能提供新框架，应用远超基因组编辑范畴[4][19] - 通过研究1000多种变体创建NovaIscB和OMEGAoff系统，丰富了基因编辑工具箱[19]