科学家开发高活性迷你基因编辑工具

华东师范大学生命科学学院研究员李大力团队，开发了一种全新的高活性迷你基因编辑工具，可在小鼠体内实现高效编辑，丰富了基因编辑工具的应用场景，为将来用于体内基因治疗提供了高效的候选技术。相关研究发表于《分子细胞》，并被选为封面文章。

以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑技术，为基础生物学和疾病治疗带来了重大变革。2021年，张锋团队发现了由IS200/IS605转座子超家族编码的IscB核酸酶。IscB被认为是Cas9可能的进化祖先，具有与Cas9相似的结构域，且同样需要利用一段非编码RNA（ωRNA）引导蛋白识别DNA，而其氨基酸长度仅为SpCas9的三分之一左右。然而，IscB在哺乳动物细胞中的活性非常有限，能否通过工程化的改造提高IscB的基因编辑活性，达到与Cas9相当的活性，是当前需要解决的首要问题。

研究团队基于结构理性设计，在IscB蛋白关键位置引物氨基酸突变，经过三轮迭代筛选，获得了增强型IscB（命名为eIscB），eIscB的平均编辑效率较野生型平均可提高7.5倍。为提高IscB与目标DNA的亲和力，研究人员将eIscB与一个非序列特异性双链DNA结合蛋白融合，得到了高活性IscB（命名为eIscB-D），eIscB-D的最高编辑效率可达91.3%。

进一步地，研究人员对ωRNA的不同茎环结构进行改造，获得了高活性的ωRNA（命名为eωRNA），其长度较野生型缩短了20%，大幅降低了工业合成的难度。最终优化获得的eIscB-D/eωRNA编辑效率平均可提升20.2倍。

研究团队专门制备了小鼠白化疾病模型，并首次证明eIscB-D不仅可以在鼠源细胞系中产生高效编辑，还可以通过胚胎注射高效制备疾病动物模型。此外，研究人员开发了超高活性的微型单碱基编辑器eiABE和eiCBE，最高位编辑效率分别可达到73.6%和79.2%。

《分子细胞》封面。图片由研究团队提供

研究团队介绍，封面设计图以中国风为主基调，长街上的两列灯笼代表DNA双链，身形小巧玲珑的小朋友指代eIscB-D，多发卡结构的楼梯则是ωRNA。小朋友踩着楼梯，一手摘下旧灯笼，另一只手挂上新灯笼，这一精准而迅速的替换动作象征着eIscB-D高效、小巧、准确的特点。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.molcel.2024.07.007