基因编辑最新研究进展（~2022.4.15）

【1】新发现！基因编辑的肌肉干细胞应用于临床治疗肌肉疾病的一种有前途的方法

2022年4月13日报道，近日，来自德国的研究者们在Molecular Therapy: Nucleic Acids杂志上发表了题为“mRNA-mediated delivery of gene editing tools to human primary muscle stem cells”的研究性文章，该研究建立了基于CRISPR/Cas9的工具的mRNA介导的传递，作为将基因编辑的肌肉干细胞应用于临床治疗肌肉疾病的一种有前景的和普遍的方法。

 在本研究中，研究人员表明，基于mRNA的SpCas9和腺嘌呤碱基编辑程序在来自许多捐赠者的人类肌肉干细胞中导致高达90%的基因组编辑效率，无论年龄和性别，并且不需要任何浓缩步骤。

该研究表明，mRNA是一种理想的底物，可以将基因编辑工具输送到原代人类MUSCs，使来自广泛供体的细胞能够进行剂量依赖和整合无风险的转基因表达和基因组编辑，而不会影响其增殖、成肌和分化特性。该结果使基因编辑的人类MuSCs更接近于临床应用于骨骼肌疾病的移植治疗。

原文：doi: 10.1016/j.omtn.2022.02.016.

【2】Nature Biotechnology:开发出“升级版”高效新型引导编辑器

2022年4月7日报道，近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组与合作者发表研究成果，在植物中建立了更高效、广适的新型引导编辑系统ePPE（Engineered Plant Prime Editor）。不同于多数已报道的通过优化pegRNA提高引导编辑效率的思路，该研究侧重于对引导编辑系统的蛋白组分进行改造。通过筛选包含不同逆转录酶M-MLV RT变体以及融合不同病毒相关蛋白的候选PPE系统，研究发现删除M-MLV RT的RNase H结构域或在M-MLV RT 的N端融合病毒核衣壳蛋白（Nucleocapsid，NC），可以分别将PPE的编辑效率提高2.0倍和3.2倍。

相关研究成果在线发表在Nature Biotechnology（DOI：10.1038/s41587-022-01254-w）上。研究工作得到国家自然科学基金和中科院战略性先导科技专项（A类）的支持。中科院遗传发育所曹晓风研究组、上海科技大学黄行许研究组参与研究。

【3】Nat Commun：一次性碱基编辑有望持久治疗遗传性视网膜变性

2022年4月10日报道，在一项新的研究中，来自加州大学欧文分校等研究机构的研究人员发现碱基编辑可能为遗传性视网膜变性患者---特别是莱伯先天性黑朦（Leber congenital amaurosis, LCA）患者---提供持久的视网膜保护，并防止视力恶化。相关研究结果于2022年4月5日发表在Nature Communications期刊上，论文标题为“In vivo base editing rescues cone photoreceptors in a mouse model of early-onset inherited retinal degeneration”。 

论文共同通讯作者、加州大学欧文分校医学院眼科教授Krzysztof Palczewski博士说，“我们的发现证明了碱基编辑的巨大潜力。如果科学家们支持这种方法，那么在10年内，所有遗传性视网膜疾病都有可能被治愈。”

原文：doi:10.1038/s41467-022-29490-3.

【4】Science：首次发布完整的人类基因组序列

2022年4月4日报道，在一项新的研究中，来自端粒到端粒（Telomere-to-Telomere, T2T）联盟的研究人员描述了有史以来第一次完整的人类基因组---一套构建和维持人类的指令---的测序。相关研究结果发表在2022年4月1日的Science期刊上，论文标题为“The complete sequence of a human genome”。

论文共同通讯作者、华盛顿大学研究员Evan Eichler说，“一些使我们成为独特的人类的基因实际上是在基因组的暗物质中，它们被完全遗漏了。花了20多年时间，但我们终于完成了。”Eichler参与了当前的研究工作和最初的人类基因组计划（Human Genome Project）。科学家们指出人类基因组的全貌将使得对人类的进化和生物学特性有更多的了解，同时也为衰老、神经退行性疾病、癌症和心脏病等领域的医学发现打开大门。

原文：doi:10.1126/science.abj6987.

【5】Nature子刊：艾滋病研究新突破，CRISPR筛选找到多个治疗新靶点

2022年4月1日，加州大学旧金山分校和西北大学的研究团队在 Nature Communications 期刊发表了题为：A functional map of HIV-host interactions in primary human T cells 的研究论文。该研究使用 CRISPR 筛选技术，来识别并鉴定人类血液中对 HIV 病毒感染重要的基因，发现了86个可能发挥重要作用的基因，其中一半以上之前并未发现在 HIV 复制中发挥作用。更重要的是，该研究建立了人类原代 T 细胞中 HIV 病毒与宿主相互作用功能图谱，极大地推动了我们对 HIV 病毒如何整合到人类基因组并建立慢性感染的理解。

该研究绘制的人类原代细胞中 HIV 宿主因子功能图谱，有望为开发基于 HIV-宿主蛋白相互作用的疗法和药物打开大门。

原文：www.nature.com/articles/s41467-022-29346-w

【6】Cell：在细菌中发现新型免疫防御机制！有望作为新的基因编辑和核酸检测工具

2022年4月7日报道，在一项新的研究中，来自荷兰瓦赫宁根大学和代尔夫特理工大学的研究人员在细菌中发现一种全新的利用一种不同机制来中和入侵者的免疫系统。相关研究结果于2022年4月4日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Short prokaryotic Argonaute systems trigger cell death upon detection of invading DNA”。论文通讯作者为瓦赫宁根大学生物化学实验室助理教授Daan Swarts。

原文：doi:10.1016/j.cell.2022.03.012.

【7】Nat Commun：新模型首次揭示了CRISPR-Cas9的DNA切割行为

2022年3月28日报道，在一项新的研究中，来自荷兰代尔夫特理工大学的研究人员提出了一种基于物理的模型，它建立了一个关于CRISPR-Cas9基因编辑如何运作的定量框架，并允许他们预测在哪里、以何种概率以及为何会发生靶向错误，即脱靶。这项研究使我们首次对当今最重要的基因编辑平台背后的机制有了详细的物理了解。相关研究结果于2022年3月15日发表在Nature Communications期刊上，论文标题为“A kinetic model predicts SpCas9 activity, improves off-target classification, and reveals the physical basis of targeting fidelity”。

反应方案和模型假设的意义

Depken说，“我们如今利用我们的新模型对Cas9进行了基准测试。我们的下一步目标是利用其他高精度的基因编辑平台做同样的事情，以了解它们如何不同以及为何不同。我们希望借此揭示出通往开发更高精度的基因编辑的道路。”

原文：doi:10.1038/s41467-022-28994-2.

【8】Cell子刊：陈斯迪团队利用CRISPR筛选，发现增强CAR-T效果新手段

2022年3月12日报道，美国耶鲁大学遗传学副教授陈斯迪团队在 Cell 子刊 Cell Metabolism 上发表了题为：A genome-scale gain-of-function CRISPR screen in CD8 T cells identifies proline metabolism as a means to enhance CAR-T therapy 的研究论文。该研究利用CRSIPR筛选技术，发现了一种增强攻击肿瘤的T细胞的方法，这一发现不仅有望提高一种有前途的基于细胞的癌症免疫疗法的有效性，而且还将扩大它可以治疗的癌症数量。陈斯迪实验室设计了一种巧妙的方法，可以有效地扫描CD8 T细胞的基因组，并无偏见地识别（寻找）可能增强其功能的基因。 

“我们开发了一种新的全基因组功能增益筛查，以发现这样的分子酶，它的作用就像踩油门一样，可以增加T细胞的代谢活动，”陈教授说。

【9】Cell：新型CRISPR成像技术平台Perturb-map或能揭示控制机体肿瘤免疫力的特殊基因

2022年3月21日报道，近日，一篇发表在国际杂志Cell上题为“Spatial CRISPR genomics identifies regulators of the tumor microenvironment”的研究报告中，来自西奈山Icahn医学院等机构的科学家们通过研究开发出了一种新技术，其或能以此前不可能实现的规模和分辨率将特定基因与复杂的肿瘤特征联系起来，相关研究结果或有望帮助开发出针对抗癌药物的新方法。

这种名为Perturb-map的技术能利用新型遗传条码系统来标记具有不同基因修饰特征的癌细胞，并能对组织中的癌细胞和附近非癌变细胞进行成像；利用这种方法，研究人员或能识别出控制肺部肿瘤生长、免疫组成甚至对免疫疗法产生反应的特殊基因。除了本身含有癌细胞外，肿瘤组织还由多种不同的细胞类型组成，在过去20年里，靶向作用肿瘤中非癌细胞的药物彻底改变了癌症疗法的进展，这其中就包括诸如派姆单抗(Keytruda)和阿特珠单抗(Tecentriq)的免疫疗法，其能开启肿瘤中免疫细胞的表达并能促使其杀灭癌细胞，还包括贝伐珠单抗 (Avastin)，其能改变肿瘤中的血管并让肿瘤饿死。

原文：DOI: 10.1016/j.cell.2022.02.015

【10】Science China:Life Sciences：研究建立高效制备基因编辑猪技术体系

2022年3月30日报道，近日，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物基因工程与种质创新科技创新团队联合深圳农业基因组研究所动物基因组研究中心，成功建立了一种名为报告RNA富集的双引导RNA核蛋白（RE-DSRNP）的高效编辑技术体系，可用于快速制备无外源DNA基因编辑克隆猪，并利用该体系首次成功获得了 WIP1 基因编辑的雄性繁殖障碍模型猪。相关研究成果发表在《中国科学：生命科学（Science China：Life Sciences）》上。

该研究建立的RE-DSRNP体系，可显着降低脱靶和非预期效应，极大提高编辑效率，缩短制备时间，在猪和其他大动物的生物育种以及医学模型研发方面应用前景广阔。此外，种公猪对母猪繁殖力具有决定性作用，在育种体系和商品生产中举足轻重，该研究首次构建了 WIP1 基因编辑猪模型，对于深入研究雄性繁殖机制具有重要意义。

【11】关于导向编辑与碱基编辑领域的系列突破性研究进展

2022年3月14日，陈佳教授、杨力教授与上海科技大学生命科学与技术学院黄行许教授合作，在CRISPR Journal期刊在线发表了题为“Genomic and Transcriptomic Analyses of Prime Editing Guide RNA–Independent Off-Target Effects by Prime Editors”的研究论文。

该研究论文建立了一种可以在细胞水平检测和分析PE系统在全基因组和全转录组范围内脱靶效应的方法，并证实PE3逆转录酶部分在开展编辑过程中的高度特异性。

2022年3月29日，陈佳教授、杨力教授与上海第一人民医院孙晓东教授合作在Nature Communications期刊在线发表了题为“Genomic and Transcriptomic Analyses of Prime Editing Guide RNA–Independent Off-Target Effects by Prime Editors”的研究论文，通过规律性引入同义突变和pegRNA骨架优化，开发了新型导向编辑系统sPE和aPE，优化的sPE系统将碱基转换效率平均提高353倍（最高至4976倍），优化的aPE系统将碱基插入/缺失效率平均提高了2.77倍（最高至10.6倍）。