Adv Sci | 顾臻/肖庆全/魏迎辉/李国玲团队合作开发紧凑型碱基编辑器9dBEs- 大数跨境

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Adv Sci | 顾臻/肖庆全/魏迎辉/李国玲团队合作开发紧凑型碱基编辑器9dBEs

BioMedDaily

2026-08-24

导读：正文「BioMedDaily」DNA碱基编辑器（BEs）因不依赖DNA双链断已成为基因编辑领域的重要工具。

正文

「BioMedDaily」

DNA碱基编辑器（BEs）因不依赖DNA双链断已成为基因编辑领域的重要工具。然而，经典SpCas9核酸酶体型较大，基于此开发的编辑器难以使用单个AAV载体递送，严重阻碍了在体基因编辑的应用。尽管已经有IscB相关的小型BE系统，但其间隔序列短、TAM长等痛点依然是领域亟需解决的问题。

近日，浙江大学顾臻教授、肖庆全研究员联合西北农林科技大学魏迎辉教授、中科中山药物创新研究院李国玲副研究员等团队，在Advanced Science杂志发表了题为"Compact 9dBEs Enable Efficient and Precise Genome Editing in Mammalian Cells and In Vivo"的研究论文。该研究通过改造II-D型紧凑Cas9系统（Cas9d），开发了高效、特异的Cas9d^Ultra系统，并开发了其相关的DNA碱基编辑器9dBEs。这些工具在小鼠受精卵、单AAV递送的体内应用均展示出可观的编辑效率和特异性。为基于单AAV递送的在体应用提供了重要技术支持。

研究团队聚焦于来自宏基因组的II-D型Cas9同源蛋白——Cas9d（MG34-1）。该蛋白仅747个氨基酸，使用20-nt长的靶点和识别NGG PAM序列，在进化上被认为是微型OMEGA系统与大型Cas9系统之间的进化桥梁。之前的研究表明该蛋白没有真核生物核酸酶活性，因此能否开发用于哺乳动物细胞编辑一直是个谜团。

为了充分利用该蛋白的优势用于在体应用，研究团队借助AlphaFold3预测了Cas9d-gRNA-dsDNA三元复合物的三维结构，并开展了理性改造。经过系统性地对gRNA支架和Cas9d蛋白关键结构域改进，将gRNA长短减少了25 nt，该gRNA变体（110 nt）与含有4个突变的Cas9d^Plus(V281R/G492R/M544R/D582R)组合，获得了高效率的Cas9d^Ultra系统。并通过全基因组无偏脱的GUIDE-seq方法验证了特异性。重要的是，这个gRNA变体在满足批量化工艺生产应用上也有足够的优势。基于Cas9d^Ultra，研究团队开发了紧凑的腺嘌呤碱基编辑器（9dABE）和胞嘧啶碱基编辑器（9dCBE）。并在小鼠胚胎证明了Cas9d^Ultra和9dCBE的高效性。

图1.工程化的 gRNA 支架在缩小尺寸的同时增强了 Cas9d 的切割活性。

CBE系统的单AAV递送一直是该领域需要被解决的重要难题。为此，研究团队针对胆固醇代谢关键靶点Pcsk9基因，通过单AAV递送9dABE或9dCBE经新生小鼠腹腔注射，第5周时分析表明9dABE在小鼠肝脏中的编辑效率为3.5%-11.9%，而9dCBE的平均编辑效率达到15.7%（最高达28.9%），并显著降低了小鼠血清中的低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平，证实了该CBE系统在体编辑的有效性。

图5. Cas9dUltra 和 9dBEs 是可用于小鼠胚胎及体内高效基因编辑的平台。

总之，该研究将曾被报道没真核活性的紧凑Cas9d系统开发为高效、特异的基因编辑工具，并通过在小鼠胚胎、单AAV递送的在体应用等验证了其有效性和优势，为基础研究和转化应用提供了重要的新工具选择。

参考文献：

1. Xiao, Q., Li, G., Han, D. et al. Engineered IscB–ωRNA system with expanded target range for base editing. Nat Chem Biol21, 100–108 (2025). https://doi.org/10.1038/s41589-024-01706-1

2. Han, D., Xiao, Q., Wang, Y. et al. Development of miniature base editors using engineered IscB nickase. Nat Methods20, 1029–1036 (2023). https://doi.org/10.1038/s41592-023-01898-9

3. Aliaga Goltsman, D.S., Alexander, L.M., Lin, JL. et al. Compact Cas9d and HEARO enzymes for genome editing discovered from uncultivated microbes. Nat Commun13, 7602 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-35257-7