Page 127 - 南京医科大学学报自然科学版

第41卷第11期 南京医科大学学报（自然科学版）
2021年11月 Journal of Nanjing Medical University（Natural Sciences） ·1689 ·

·综 述·

基因编辑研究进展与展望

谭 磊，陈明月，沈 彬 *
南京医科大学生殖医学国家重点实验室，江苏 南京 211166

［摘 要］ CRISPR⁃Cas9技术的发展极大地推动了基因编辑技术的进步，基于该技术开发的碱基编辑器和先导编辑器赋予了
CRISPR⁃Cas9系统更加强大的基因编辑能力，加速了CRISPR⁃Cas9技术应用于临床基因治疗。虽然目前对该系统做了诸多优
化和改进，但在特异性、安全性以及在体转导等方面仍存在改进和优化的空间。本文针对这三方面的研究进展进行简要介绍
和展望。
［关键词］ CRISPR⁃Cas9；基因编辑；碱基编辑器；特异性；安全性
［中图分类号］ R394⁃33 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 1007⁃4368（2021）11⁃1689⁃06
doi：10.7655/NYDXBNS20211122

Progress and prospect of gene editing research
TAN Lei，CHEN Mingyue，SHEN Bin *
State Key Laboratory of Reproductive Medicine，Nanjing Medical University，Nanjing 211166，China

［Abstract］ The development of CRISPR⁃Cas9 technology has greatly promoted the progress of gene editing. Base editors and Prime
editors developed based on this technology confer CRISPR⁃Cas9 system more powerful gene editing capabilities，and accelerate its
application in clinical gene therapy. Although the CRISPR⁃Cas9 system has been optimized much，it still needs to be improved in
terms of specificity，safety and delivery in vivo. This review briefly introduces and looks forward to the research progress regarding the
above three concerns.
［Key words］ CRISPR⁃Cas9；gene editing；base editor；specificity；safety
［J Nanjing Med Univ，2021，41（11）：1689⁃1694］

CRISPR⁃Cas系统是细菌、古细菌对抗病毒进化 然 CRISPR⁃Cas9 技术日趋完善，但将其广泛应用于
出来的免疫机制，2012 年，首次将 CRISPR⁃Cas9 系 临床基因治疗还存在一定的风险，其在特异性、安
统成功应用于大肠杆菌基因组编辑 ，随后这一系 全性和在体转导方面仍有待提升。
［1］
［2］
统被广泛应用到哺乳动物和人类细胞中 ，从此基
1 CRISPR⁃Cas9系统的特异性
因编辑进入了新时代。目前已知的绝大部分疾病
是由碱基突变导致的，为了构建疾病模型或者修复 野生型 SpCas9 存在严重的脱靶效应 ，为了降
［4］
致病突变，基于 CRISPR⁃Cas9 系统的碱基编辑器应 低这一系统的脱靶活性，多个研究团队对其进行了
［5］
运而生，可以实现 A·T 到 G·C 和 C·G 到 T·A 的突 优化。利用Cas9切口酶和双sgRNA ，或者利用失活
［6］
变，最近出现的先导编辑器（Prime editors）可实现12 Cas9融合Fok1和双sgRNA 都可以显著降低脱靶 。
［3］
种单碱基的任意替换、短片段的删除和插入 。虽 对 sgRNA 的改造也可用来增加特异性，比如截短
［7］
sgRNA（Truncated sgRNA） 和发卡 sgRNA（haripin⁃
［8］
sgRNA） 等。基于 Cas9 蛋白结构进行优化可以在
［基金项目］ 国家重点研发计划（2016YFC1000600）；国家自
然科学基金（31970796） 降低脱靶效应同时保持较高的编辑活性。Slay⁃
∗ maker 等 ［9］
通信作者（Corresponding author），E⁃mail：binshen@njmu.edu.cn 通过丙氨酸扫描技术，开发了 eSpCas9