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簡(jiǎn)要描述：單堿基編輯實(shí)驗(yàn)是一種基于CRISPR系統(tǒng)的精準(zhǔn)基因編輯技術(shù)，可在不誘導(dǎo)DNA雙鏈斷裂（DSB）的前提下，直接實(shí)現(xiàn)基因組中單個(gè)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(fù)路徑（如易出錯(cuò)的NHEJ），顯著提升編輯安全性與精確度。
更新時(shí)間：2025-07-24 16:16:52
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單堿基編輯是一種基于CRISPR系統(tǒng)的精準(zhǔn)基因編輯技術(shù)，可在不誘導(dǎo)DNA雙鏈斷裂（DSB）的前提下，直接實(shí)現(xiàn)基因組中單個(gè)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(fù)路徑（如易出錯(cuò)的NHEJ），顯著提升編輯安全性與精確度。
生物學(xué)意義：58%的人類遺傳性疾病由單堿基突變（SNVs）引起，該技術(shù)為這類疾病提供了革命性治療策略。
單堿基編輯通過(guò)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(fù)合物實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)堿基的定向修改：
脫氨反應(yīng)：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(xì)胞修復(fù)：DNA修復(fù)機(jī)制將中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為目標(biāo)堿基（如尿mi啶→胸腺嘧啶，次黃嘌ling→鳥(niǎo)嘌ling）。
受sgRNA與PAM序列限制，有效編輯窗口通常為4-8個(gè)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。
| 類型 | 脫氨酶 | 堿基轉(zhuǎn)換 | 技術(shù)里程碑 | 優(yōu)化策略 |
|---|---|---|---|---|
| 胞嘧啶堿基編輯器（CBE） | APOBEC1/CDA/AID | C→T / G→A | 2016年David Liu團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)（BE1-BE4） | 融合UGI抑制尿mi啶糖基化酶 |
| 腺嘌ling堿基編輯器（ABE） | TadA+ | A→G / T→C | 2017年David Liu團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā) | 工程化TadA*7.10高活性變體 |
| 鳥(niǎo)嘌ling堿基編輯器（GBE） | 胞嘧啶脫氨酶+UNG | C→G / G→C | 2021年Zhao等開(kāi)發(fā) | 聯(lián)合糖基化酶促C→G轉(zhuǎn)換 |
| 先導(dǎo)編輯器（PE） | 逆轉(zhuǎn)錄酶+切口酶nCas9 | 多堿基編輯 | 2019年Anzalone等開(kāi)發(fā) | pegRNA設(shè)計(jì)優(yōu)化編輯范圍 |
編輯效率提升：
引入UNG抑制蛋白（如UGI），阻止尿mi啶被錯(cuò)誤修復(fù)，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(shí)驗(yàn)
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