利用环状gRNA技术显著提升Cas12f系统编辑效率

时间:2025-04-03

来源:基础医学院

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近日,基础医学院荣知立、林瑛团队通过环状gRNA技术,将Cas12f系统的基因编辑效率、递送可行性和安全性提升至新高度,为遗传病、肿瘤等临床治疗提供了更高效且易用的工具,同时推动了基因编辑技术向微型化与精准化发展。

CRISPR/Cas系统因其高度的靶向性和功能多样性,在基因编辑领域得到广泛应用。如果把基因编辑工具比喻成“剪刀”,传统的Cas9和Cas12a像大剪刀,虽然好用,但个头太大,很难塞进运输工具(比如病毒载体)送到人体细胞内。而Cas12f就像一把“迷你剪刀”,体积只有传统剪刀的1/3,但剪基因的效率太低,像电量不足的玩具剪刀。‌

为突破该瓶颈,荣知立、林瑛团队创新性地设计并优化了cgRNA,就像给剪刀装上“超长续航电池”,从“勉强能用”到“快准狠”。实验数据显示,cgRNA可将基因激活效率提高1.9至19.2倍;结合相分离策略后,效率进一步提升2.3至3.9倍。此外在腺嘌呤碱基编辑(ABE)系统中,cgRNA不仅提高了编辑效率,还显著缩窄编辑窗口,降低脱靶风险,增强了编辑精准性。小鼠体内实验进一步验证了该系统的体内有效性与可行性。

gRNA环化示意图

本研究为开发适用于体内递送的小型CRISPR系统提供了有力支持,尤其在需高效、精准编辑的疾病治疗中展现出广阔应用前景。未来,结合人工智能预测RNA结构,该技术有望进一步优化,推动基因编辑技术在临床中的应用。

该研究成果在Nature Communications上发表,以《Engineered Circular Guide RNAs Enhance Miniature CRISPR/Cas12f-based Gene Activation and Adenine Base Editing》为题。广州医科大学教授张鑫、我校基础医学院硕士研究生李梦绕为共同第一作者,荣知立教授和林瑛副教授为共同通讯作者。

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