近年來(lái)，隨著CRISPR技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家們致力于開(kāi)發(fā)超緊湊型CRISPR系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的大小僅為Cas9的一小部分，旨在提高基因編輯的精確度，并實(shí)現(xiàn)對(duì)難以觸及組織的體內(nèi)基因編輯。

自從Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier發(fā)現(xiàn)CRISPR/Cas9以來(lái)，已經(jīng)過(guò)去了十多年。2023年12月，Vertex Pharmaceuticals和CRISPR Therapeutics的Casgevy成為首個(gè)獲得FDA批準(zhǔn)的基于基因編輯技術(shù)的療法。然而，盡管Cas9酶是一種強(qiáng)大的基因編輯工具，但其較大的尺寸限制了其應(yīng)用，尤其是在需要通過(guò)腺相關(guān)病毒（AAV）傳遞遺傳物質(zhì)到宿主細(xì)胞的場(chǎng)景中。Casgevy的使用流程繁瑣，涉及細(xì)胞提取、實(shí)驗(yàn)室編輯和重新注入患者體內(nèi)，這一過(guò)程耗時(shí)、低效且成本高昂。

斯坦福大學(xué)的生物工程副教授、CRISPR專利的共同發(fā)明人Stanley Qi認(rèn)為，小型化的CRISPR系統(tǒng)在體內(nèi)應(yīng)用中更具優(yōu)勢(shì)。他在斯坦福大學(xué)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的CasMINI，是一種經(jīng)過(guò)改良的Cas12f，尺寸不到Cas9的一半，并已授權(quán)給表觀遺傳編輯初創(chuàng)公司Epic Bio用于人類基因編輯。Qi表示，CasMINI的尺寸足夠小，可以輕松裝入一個(gè)AAV中，從而提高傳遞效率。

除了CasMINI外，Jennifer Doudna也是Mammoth Biosciences和Scribe Therapeutics的聯(lián)合創(chuàng)始人，這兩家公司也在致力于克服Cas9在體內(nèi)使用中的限制。

在解決基因編輯的傳遞挑戰(zhàn)方面，Mammoth Biosciences的CEO Trevor Martin表示，該公司開(kāi)發(fā)的超緊湊型CRISPR系統(tǒng)只有Cas9的三分之一大小，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)難以觸及組織的體內(nèi)基因編輯。Martin指出，傳遞是當(dāng)前最大的難題，Casgevy的批準(zhǔn)雖然是一個(gè)重要的里程碑，但它是一種體外編輯技術(shù)。下一步的重點(diǎn)將是解決需要系統(tǒng)性注射的基因疾病，超緊湊型系統(tǒng)有望在這方面發(fā)揮變革性作用。

Mammoth的小型CRISPR系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用于核酸酶，還能用于雙鏈斷裂以外的新模式，如堿基編輯、反轉(zhuǎn)錄酶編輯和表觀遺傳編輯。其NanoCas和CasPhi核酸酶的緊湊尺寸克服了傳統(tǒng)蛋白質(zhì)（如Cas9）在病毒和非病毒傳遞方面的限制。2024年4月，Mammoth與Regeneron Pharmaceuticals宣布合作，研究、開(kāi)發(fā)和商業(yè)化體內(nèi)CRISPR基因編輯療法，旨在將基因編輯技術(shù)傳遞到肝臟以外的組織中。

此外，Mammoth還與拜耳和Vertex合作，利用其CRISPR系統(tǒng)開(kāi)發(fā)針對(duì)多種疾病的體內(nèi)基因編輯療法。

Mammoth認(rèn)為，其超緊湊型CRISPR系統(tǒng)可以裝入AAV中，并能夠更容易、更精確地傳遞，避免離靶效應(yīng)，這是傳統(tǒng)技術(shù)所不具備的優(yōu)勢(shì)。尤其是在治療常染色體顯性疾病方面，這些系統(tǒng)能夠克服Cas9及其他傳統(tǒng)技術(shù)在特異性方面的局限性。

Scribe Therapeutics的CEO Benjamin Oakes表示，該公司開(kāi)發(fā)的基因編輯工具具有高效、強(qiáng)效和高度特異性的特點(diǎn)，與Cas9有顯著不同。Scribe使用的CasX酶比Cas9更小，適合通過(guò)單一AAV傳遞，并且還能容納多重單導(dǎo)向RNA。Scribe正利用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的工程方法“按需設(shè)計(jì)CRISPR”，以實(shí)現(xiàn)與Cas9不同的基因編輯結(jié)果，包括改變PAM特異性，以更有針對(duì)性地編輯治療重要的位點(diǎn)。

Scribe正在與Biogen合作開(kāi)發(fā)針對(duì)肌萎縮側(cè)索硬化癥的CRISPR療法，并與Sanofi合作，開(kāi)發(fā)用于治療腫瘤和其他基因疾病的體外和體內(nèi)細(xì)胞療法。這些合作有望推動(dòng)CRISPR技術(shù)在基因治療中的進(jìn)一步應(yīng)用和發(fā)展。

這篇文章總結(jié)了CRISPR技術(shù)的最新進(jìn)展，尤其是超緊湊型系統(tǒng)在基因編輯中的潛力和應(yīng)用前景。這些技術(shù)不僅有望提高基因編輯的效率和安全性，還可能在未來(lái)為治療多種遺傳疾病提供新的解決方案。

編輯：王洪

排版：李麗