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| 1 | 碱基编辑系统研究进展显示文摘碱基编辑技术(base editing)是基于CRISPR/Cas系统发展起来的新型靶基因修饰技术,目前依据碱基修饰酶的不同可分为胞嘧啶碱基编辑器(cytosine base editor,CBE)和腺嘌呤碱基编辑器(adenine base editor,ABE)。这两类碱基编辑系统利用胞嘧啶脱氨酶或人工进化的腺嘌呤脱氨酶对靶位点进行精准的碱基编辑,最终可以分别实现C-T(G-A)或A-G(T-C)的碱基替换。碱基编辑技术自2016年被开发以来,因其高效、不依赖DNA双链断裂产生、无需供体DNA参与等优势,已经成功应用在各种动物、植物及其他生物中,为基因治疗及精准作物育种等领域提供了重要技术支撑。本文从碱基编辑技术的特点、开发过程、优化、应用、脱靶效应及改善策略等方面进行了系统介绍,最后对未来需要迫切解决的一些问题进行了分析和展望,以期为相关领域的科研人员进一步了解、使用及优化碱基编辑系统提供参考。 | 宗媛 高彩霞 | 2019 | 遗传2019，41，9： | 37 |
| 2 | CRISPR/Cas工具的开发和应用显示文摘CRISPR/Cas系统是细菌、古菌抵抗外源DNA或RNA入侵的免疫系统,细菌和古菌通过crRNA和Cas蛋白识别靶标DNA或RNA,并切割这些外源入侵核酸.目前,CRISPR/Cas系统已广泛应用于基因编辑领域,多种Cas蛋白的发现扩宽了CRISPR/Cas编辑基因的范围.如Cas9和Cas12可在基因组上靶向插入或删除DNA序列;Cas13和RCas9可靶向切割RNA.另外,多种Cas衍生工具的开发让CRISPR/Cas系统发挥更多的功能.如基因编辑方面,通过base editor可进行DNA单碱基编辑,通过prime editor可进行DNA单碱基编辑和小片段插入缺失;如基因表达调控方面,通过CRISPRa和CRISPRi可以激活或抑制基因RNA表达.同时,CRISPR/Cas系统还广泛应用于功能基因遗传筛选、基因检测、活体成像、细胞谱系示踪等多个领域.随着CRISPR/Cas基因编辑工具的不断开发,将不断促进科学研究进展,并有望通过CRISPR/Cas介导的基因治疗为患者带来福音. | 方凯伦 杨辉 | 2020 | 科学通报2020，65，11： | 6 |
| 3 | CRISPR/Cas9系统在基因组编辑中的优化与发展显示文摘CRISPR/Cas9是近年来发展起来的新兴技术,其在多种生物和组织的基因组上具有快速、高效、精准的基因编辑与调控能力,这使得该技术在基础科学和合成生物学等应用科学领域均得到了极大的发展与应用。本文首先对CRISPR的历史沿革、分类及CRISPR/Cas9技术的作用机制进行简述,并结合其原理和在基因组工程中面临的脱靶率高、PAM依赖性强等限制因素总结了近年来针对Cas9蛋白和向导RNA (gRNA)进行的一系列优化与改造。接下来详细叙述了CRISPR/Cas9系统结合效应蛋白实现的多种功能,包括基因表达调控、表观基因组编辑、单碱基编辑等。基于gRNA多表达策略和Cas9多路复用策略,本文还对CRISPR/Cas9技术主要的多重应用成果进行了梳理汇总。最后探讨了CRISPR/Cas9作为高精度基因组编辑工具使用的应用前景,以及作为疗法使用时的安全性和风险控制问题。 | 滕小龙 史硕博 | 2023 | 合成生物学2023，4，1： | 4 |
| 4 | CRISPR/Cas及其衍生编辑技术在基因治疗中的应用进展显示文摘基因治疗是指利用基因编辑技术对细胞基因进行'修饰'而达到治疗的目的。CRISPR/Cas的出现为基因编辑提供了简单、高效和多功能的平台,同时,为克服DNA双链断裂产生的不良影响,基于CRISPR/Cas的新型技术,如碱基编辑器(base editors,BE)、Prime Editors(PE)和Cas13效应器,被相继开发出来。目前,CRISPR/Cas及其衍生编辑技术已被广泛应用于动物细胞模型构建、药物靶点筛查和基因功能研究等领域,在基因治疗领域也展现出广阔的应用前景。基于此,简要介绍了CRISPR/Cas及其衍生编辑技术,综述了其在单基因遗传病、肿瘤和其他疾病的基因治疗中的应用进展,并分析了其当下面临的挑战,以期为基因编辑在单基因遗传病、肿瘤和其他疾病治疗领域提供理论参考。 | 权春菊 郑忠亮 | 2021 | 生物技术进展2021，11，4： | 3 |
| 5 | 基于CRISPR/Cas系统的DNA碱基编辑技术及其在生物医学和农业中的应用显示文摘近年来,基于成簇的规律间隔短回文重复序列及其相关系统(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein,CRISPR/Cas)的基因编辑技术飞速发展,该系统可以利用同源定向重组(Homology directed repair,HDR)来完成其介导的精准编辑,但效率极低,限制了其在农业和生物医学等领域上的推广应用。基于CRISPR/Cas系统的DNA碱基编辑技术作为一种新兴的基因组编辑技术,能在不产生双链断裂的情况下实现碱基的定向突变,相对于CRISPR/Cas介导的HDR编辑具有更高的编辑效率和特异性。目前,已开发出了可将C碱基突变为T碱基的胞嘧啶碱基编辑器(Cytidine base editors,CBE),将A碱基突变为G碱基的腺嘌呤碱基编辑器(Adenine base editors,ABE),以及可实现碱基任意变换和小片段精准插入和缺失的Prime编辑器(Prime editors,PE)。另外,能实现C到G颠换的糖基化酶碱基编辑器(Glycosylase base editors,GBE)以及能同时编辑A和C两种底物的双碱基编辑器也已被开发出来。文中主要综述了几种DNA碱基编辑器的开发历程、研究进展及各自优点和局限性;介绍了DNA碱基编辑技术在生物医学以及农业中的成功应用案例,以期为DNA碱基编辑器的进一步优化和选择应用提供借鉴。 | 余传照 莫健新 赵鑫 李国玲 张献伟 | 2021 | 生物工程学报2021，37，9： | 3 |
| 6 | Blossom of CRISPR technologies and applications in disease treatment显示文摘Since 2013,the CRISPR-based bacterial antiviral defense systems have revolutionized the genome editing field.In addition to genome editing,CRISPR has been developed as a variety of tools for gene expression regulations,live cell chromatin imaging,base editing,epigenome editing,and nucleic acid detection.Moreover,in the context of further boosting the usability and feasibility of CRISPR systems,novel CRISPR systems and engineered CRISPR protein mutants have been explored and studied actively.With the flourish of CRISPR technologies,they have been applied in disease treatment recently,as in gene therapy,cell therapy,immunotherapy,and antimicrobial therapy.Here we present the developments of CRISPR technologies and describe the applications of these CRISPR-based technologies in disease treatment. | Huayi Liu Lian Wang Yunzi Luo | 2018 | Synthetic and Systems Biotechnology2018，3，4： | 2 |
| 7 | 碱基编辑系统研究最新进展及应用显示文摘CRISPR系统能够在基因组DNA中完成精准编辑,但依赖于细胞内的同源重组(Homologydirected recombination,HDR)修复途径,且效率极低。基于CRISPR/Cas9系统开发的碱基编辑技术(Base editing)通过将失去切割活性的核酸酶与不同碱基脱氨基酶融合,构建了两套碱基编辑系统(Baseeditors,BE):胞嘧啶碱基编辑器(Cytosine base editor,CBE)和腺嘌呤碱基编辑器(Adenine base editor,ABE)。这两类编辑器分别能够在不产生DNA双链断裂的前提下在基因靶位点完成C>T (G>A)或A>G (T>C)的替换,最终实现精准的碱基编辑。目前碱基编辑技术已经广泛应用于基因治疗、动物模型构建、精准动物育种和基因功能分析等领域,为基础和应用研究提供了强大的技术工具。文中概括了碱基编辑技术的研发过程、技术优势、应用现状、存在问题及改进策略,以期为相关领域的科研人员了解和使用碱基编辑系统提供参考。 | 徐鑫 刘明军 | 2021 | 生物工程学报2021，37，7： | 2 |
| 8 | 基于CRISPR/Cas系统的单碱基编辑技术研究进展显示文摘基于CRISPR/Cas系统出现的单碱基编辑技术可以实现高效且简便的单个碱基的替换编辑,其原理是将胞嘧啶脱氨酶(cytosine deaminase)或腺苷脱氨酶(adenosine deaminase)与Cas9n(D10A)形成融合蛋白,通过CRISPR/Cas精准识别和定位DNA上的靶位点后,利用胞嘧啶脱氨酶或腺苷脱氨酶将靶点距离sgRNA位点基序(protospacer adjacent motif,PAM)序列端的4~7位的单个碱基发生单碱基转换或颠换。对基于CRISPR/Cas系统的单碱基编辑技术发现的历史、组成和分类、工作原理进行了概述,并总结了该系统最新进展及应用。 | 王玥 牟彦双 刘忠华 | 2020 | 中国生物工程杂志2020，40，12： | 2 |
| 9 | CRISPR/Cas9技术介导猪基因组单碱基编辑效率的研究显示文摘利用国际上最新的两种基于CRISPR/Cas9的BE3(Cytosine base editor,CBE)和ABE7.10(Adenine base editor,ABE)单碱基修饰技术对猪基因组靶基因位点进行编辑效率的分析研究。设计、合成并构建4个猪基因组靶基因位点gRNA表达载体,分别与CBE或ABE共转染PK15细胞,继续培养48 h,结合二代测序技术测定单碱基替换效率和indels发生率。结果表明,单碱基编辑系统BE3和ABE7.10对猪基因组靶位点碱基修饰的活性编辑窗口主要分别为5个核苷酸和4个核苷酸;两套单碱基编辑系统主要对编辑窗口内的目标碱基进行单碱基转换而非indel;两套单碱基编辑系统对猪基因组碱基置换有一定偏好性,其中CMAH、MC1R(1-2)、MC1R(2-1)基因编辑窗口内C→T的效率分别为2.2%、0.4%和1.3%;猪GGTA、MSTN-2窗口内A→G的效率分别为1.4%、1.4%。表明单碱基编辑系统BE3和ABE7.10均能够对猪细胞的基因组靶位点序列进行有效的单碱基置换。 | 张婷婷 陈涛 李燕莉 杨漫漫 魏强 王然 李林 李勇 | 2020 | 湖北农业科学2020，59，18： | 1 |
| 10 | CRISPR base editing and prime editing:DSB and template-free editing systems for bacteria and plants显示文摘CRISPR-Cas(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats-CRISPR associated)has been extensively exploited as a genetic tool for genome editing.The RNA guided Cas nucleases generate DNA doublestrand break(DSB),triggering cellular repair systems mainly Non-homologous end-joining(NHEJ,imprecise repair)or Homology-directed repair(HDR,precise repair).However,DSB typically leads to unexpected DNA changes and lethality in some organisms.The establishment of bacteria and plants into major bio-production platforms require efficient and precise editing tools.Hence,in this review,we focus on the non-DSB and template-free genome editing,i.e.,base editing(BE)and prime editing(PE)in bacteria and plants.We first highlight the development of base and prime editors and summarize their studies in bacteria and plants.We then discuss current and future applications of BE/PE in synthetic biology,crop improvement,evolutionary engineering,and metabolic engineering.Lastly,we critically consider the challenges and prospects of BE/PE in PAM specificity,editing efficiency,off-targeting,sequence specification,and editing window. | Abdullah Zhengzheng Jiang Xulin Hong Shun Zhang Ruilian Yao Yi Xiao | 2020 | Synthetic and Systems Biotechnology2020，5，4： | 1 |
| 11 | 碱基编辑技术的发展与应用显示文摘碱基编辑技术,以CRISPR/Cas系统为平台,引导胞嘧啶脱氨酶或腺嘌呤脱氨酶至特定的基因组靶点,产生靶向性的C至T或者A至G的碱基转换。自碱基编辑技术问世以来,全球多个科研团队通过优化改进得到了一系列高精准性、广靶向性、小编辑框、普适性的碱基编辑器。在应用方面,碱基编辑器能够在人体细胞、动植物细胞以及胚胎中进行高效的碱基转换,在治疗人类遗传病、构建动物疾病模型、植物育种等方面具有巨大的应用潜能。本文就碱基编辑技术的发展、优化和应用等方面进行综述和展望。 | 王丽洁 王潇 杨力 陈佳 | 2019 | 生命的化学2019，39，1： | 1 |
| 12 | 碱基编辑系统在遗传性疾病治疗中的应用显示文摘CRISPR/Cas系统是现阶段应用最广泛的基因组编辑工具,但由于其激活同源重组进行DNA修复的效率低且存在脱靶效应,严重限制了该工具在基因治疗方面的应用。碱基编辑是一种基于CRISPR/Cas系统的基因编辑新策略,其工作原理是利用其结合的碱基脱氨酶精确编辑目标DNA或RNA上一小段窗口内的核苷酸。碱基编辑系统包括胞嘧啶碱基编辑系统(CBEs)和腺嘌呤碱基编辑系统(ABEs),可以分别实现碱基对C·G到T·A和A·T到G·C的转换。碱基编辑系统作用过程中不依赖于DNA双链断裂的发生,无需引入供体DNA,并因其高效性及特异性已被广泛应用于遗传性疾病治疗的研究中。本文综述了近年来碱基编辑系统的发展历程和在遗传性疾病治疗中的潜力,并对其作为基因治疗药物的发展前景进行了展望。 | 陈缘 陈宇轩 平渊 | 2020 | 药学学报2020，55，7： | 0 |
| 13 | 碱基编辑技术及其在微生物合成生物学中的应用显示文摘CRISPR/Cas系统的发现与发展对生命科学领域产生了革命性的影响,借助CRISPR/Cas系统研发出的一系列工具为相关领域的研究带来了极大的便利。碱基编辑器便是其中一类基于CRISPR/Cas系统开发的可实现碱基转换和颠换的基因编辑工具,其通过将胞苷或腺苷脱氨酶以及其他功能元件与失去双链切割活性的Cas蛋白相融合,由sgRNA引导,实现对基因组上目标位置胞嘧啶或腺嘌呤的碱基转换。碱基编辑器一经开发便在生物学、医学等领域展现出巨大的应用潜力,虽然经过不断优化,但目前在使用时仍然存在着许多制约因素。本文简述了几种主要碱基编辑器的发展,并介绍了碱基编辑器存在的靶向范围受限和脱靶编辑的问题以及现有的优化措施。同时列举了我国部分科研工作者将碱基编辑技术运用于微生物合成生物学领域的进展,并展望了碱基编辑技术的发展及其在微生物合成生物学领域的应用前景。 | 王雁南 孙宇辉 | 2023 | 合成生物学2023，4，4： | 0 |
| 14 | 肝脏遗传代谢病的基因治疗显示文摘肝脏是人体主要的物质代谢器官,在机体能量代谢和稳态维持方面承担着重要责任。由基因突变引起的肝脏遗传代谢病对机体生命健康造成非常大的威胁。相较于传统的治疗方法,基因治疗能够针对致病突变进行根源性治疗。CRISPR/Cas9基因编辑技术'一次递送终生治疗'的特点为肝脏遗传代谢病的长期持续治疗带来了希望。基于CRISPR/Cas9的碱基编辑系统使得之前不能实现或难以实现的基因组点突变精确修复得以高效实现,在肝脏遗传代谢病的治疗中具有非常大的应用潜力。 | 刘馨怡 黄行许 王立生 | 2020 | 生命的化学2020，40，8： | 0 |
| 15 | Construction and optimization of a base editor based on the MS2 system显示文摘Background:Catalytic defect Cas9‐cytosine deaminase fusion is widely used in base editing.The Multiple copy numbers of the MS2 binding site(MBS)can recruit multiple MS2 coat proteins(MCPs),which are usually applied to amplify signals.Our study aimed to apply the MS2 signal amplification system to the base editing system in order to achieve simultaneous mutations of multiple bases at the target genome site.Methods:Multiple copy numbers of the MS2 were ligated to the 3′‐end of sgRNA,and MCP was fused to the 5′‐end of cytosine deaminases.The MS2 was recognized by MCP to recruit cytosine deaminase for base substitutions(C‐T)at the target site.Different Cas9 variants,different cytosine deaminases and different copy numbers of MS2 were tested in this system,and the different versions of base editors were compared by editing efficiency and window.Results:In this study,dCas9,nCas9(D10A)and nCas9(H840A)were used.Among these 3 Cas9 variants,dCas9 exhibited higher base mutation efficiency.Two cytosine deaminases were then applied and the efficiency of rAPOBEC1 deaminase was found to be higher than AID.We also increased the copy numbers of MS2 linked to sgRNA from 2 to 12.Disappointingly,the sgRNA‐12x MS2 did not improve the editing efficiency or increase the editing window.Conclusion:An optimal version of base editor based on the MS2 system,MS2‐BErAPOBEC1(sgRNA‐2x MS2,MCP‐rAPOBEC1 and dCas9),was obtained.This tool can simultaneously mutate multiple bases at the target site,providing a new approach for the study of genome functions. | Shuzhen Zhang Songjie Feng Wen Jiang Xingxu Huang Jieping Chen | 2019 | Animal Models and Experimental Medicine2019，2，3： | 0 |
| 16 | 碱基编辑系统及其在构建多点突变模型中的潜在应用显示文摘DNA的点突变是遗传性疾病中最常见的突变形式,因此精确的点突变技术将有助于研究由基因突变导致的疾病模型及其致病机制。基于CRISPR/Cas9基因编辑系统的碱基编辑系统可实现胞嘧啶到胸腺嘧啶(C→T)或腺嘌呤到鸟嘌呤(A→G)的高效突变。与传统的同源重组方法比较,CRISPR/Cas9基因编辑系统在效率和精确方面具有优势,目前已在植物、动物和人胚胎实现高效精准的碱基编辑。通过多条sgRNA,碱基编辑系统可实现多位点同时编辑,为模拟临床疾病多点突变提供了很好的工具。本文回顾了碱基编辑系统的发展,并对其应用做了展望,旨在为疾病模型的构建提供参考。 | 陶皖豫 黄行许 | 2020 | 生命的化学2020，40，11： | 0 |
| 17 | 碱基编辑的研究进展显示文摘碱基编辑(base editing)是一种基于CRISPR/Cas(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)系统发展起来的新型基因修饰技术,它成功地将切割DNA双链的“剪刀”改变为特定碱基的“修正器”,该技术能在不诱导双链DNA断裂的情况下,通过sgRNA引导碱基修饰酶至特定位点,进而实现碱基的替换。碱基编辑器主要分为胞嘧啶碱基编辑器(cytidine base editors, CBEs)、腺嘌呤碱基编辑器(adenine base editors, ABEs)和Prime编辑器(prime editors, PEs),CBEs可以完成胞嘧啶(C)到胸腺嘧啶(T)的转换,ABEs能将腺嘌呤(A)转换成鸟嘌呤(G),PEs可以实现任意碱基间的转换。文章对碱基编辑的基本原理、发展历史、使用方法、应用策略和发展前景等进行综述,以期为其在分子育种和基因治疗等领域的应用提供新的思路。 | 王晶 朱喆 毕延震 张鹏 | 2022 | 黑龙江畜牧兽医2022，，5： | 0 |
| 18 | 基于CRISPR/Cas系统的DNA碱基编辑研究进展显示文摘基于CRISPR/Cas的基因编辑是近年发展起来的一项变革性生物技术。其过程包括在目标DNA位点引入双链断裂(double strand break,DSB)以及其后续的细胞修复。细胞修复DSB主要有两种方式:非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)以及同源重组介导的修复(homology-directed repair,HDR)。前者是大多数细胞修复DSB的主要方式,其特点在于修复简单、效率高但极易出错,往往会引发难以预测的核苷酸插入或删除。点突变是自然界中最常见的遗传突变类型,引起了超过半数的人类遗传疾病以及许多重要农艺性状变异。碱基编辑能够实现单个碱基的替换,既不需要引入DSB,又无需修复模板参与,具有高效、编辑结果可控等优点,在基因治疗、作物育种及生物技术研究等方面具有重大的应用潜能。自首个碱基编辑工具开发以来,碱基编辑相关技术得到快速发展及广泛应用。本文综述了目前DNA碱基编辑研究进展,重点阐述了碱基编辑器及其在编辑效率、精度以及特异性提高和编辑范围扩展等方面的最新进展以及仍存在的瓶颈,并展望其研究和应用前景。 | 赖昕彤 王柯岚 由雨欣 谭俊杰 | 2022 | 生物技术通报2022，38，6： | 0 |
| 19 | BE-PIGS: a base-editing tool with deaminases inlaid into Cas9 PI domain significantly expanded the editing scope显示文摘Dear Editor,The discovery of base-editing tools sheds new light on both basic biomedical research and clinical therapeutics.1,2 Although showing profound performance in a wide range of applications,current base editors have their limitations.In particular,the narrow editing windows of these base editors have significantly limited their targetable sites.In current base editors,the most frequent way to tether deaminase is to fuse it to the N-terminus of the Cas9 protein through flexible peptide linkers.Base editors derived from Streptococcus pyogenes Cas9(SpyCas9)or its variants can efficiently edit desired bases in an~5 nt wide window within the detached,non-target strand(NTS).Maximum editing typically occurs around positions 5–7,counting from the 5′end of the protospacer,which is about 15 nt away from the protospacer adjacent motif(PAM). | Yanhong Wang Lifang Zhou Nan Liu Shaohua Yao | 2019 | Signal Transduction and Targeted Therapy2019，4，1： | 0 |
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