一、單堿基編輯實驗技術定義與核心突破

單堿基編輯是一種基于CRISPR系統(tǒng)的精準基因編輯技術，可在不誘導DNA雙鏈斷裂（DSB）的前提下，直接實現(xiàn)基因組中單個堿基的定向轉(zhuǎn)換。其核心突破在于規(guī)避了傳統(tǒng)CRISPR-Cas9依賴的DSB修復路徑（如易出錯的NHEJ），顯著提升編輯安全性與精確度。

生物學意義：58%的人類遺傳性疾病由單堿基突變（SNVs）引起，該技術為這類疾病提供了革命性治療策略。

二、分子機制與核心組件

1. 編輯原理

單堿基編輯通過融合催化失活的Cas9蛋白（dCas9或切口酶nCas9）與堿基脫氨酶，形成復合物實現(xiàn)對目標堿基的定向修改：

• 脫氨反應：脫氨酶將特定堿基轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物（如胞嘧啶→尿mi啶，腺嘌ling→次黃嘌ling）。

• 細胞修復：DNA修復機制將中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為目標堿基（如尿mi啶→胸腺嘧啶，次黃嘌ling→鳥嘌ling）。

2. 編輯流程

3. 編輯窗口

• 受sgRNA與PAM序列限制，有效編輯窗口通常為4-8個堿基（窗口位置因編輯器類型而異）。

• 染色質(zhì)結(jié)構(gòu)（如異染色質(zhì)區(qū)）可能降低編輯效率。

三、編輯器類型與技術演進

1. 主流編輯器分類

2. 關鍵創(chuàng)新

• 編輯效率提升：

• 引入UNG抑制蛋白（如UGI），阻止尿mi啶被錯誤修復，使CBE效率提高3倍。

• 雙AAV載體遞送系統(tǒng)解決大片段編輯器包裝難題（如PE系統(tǒng)>6kb）。

• 脫靶控制：

• 高保真Cas9變體（HypaCas9）降低非特異性結(jié)合。

• RNA脫靶抑制劑（如SECURE-BE）阻斷編輯器與游離RNA結(jié)合。

單堿基編輯實驗