基因编辑今日突破：AI设计、万能钥匙与大规模重排改写行业未来.docxVIP

PAGE

PAGE1

基因编辑今日突破：AI设计、万能钥匙与大规模重排改写行业未来

今日全球基因编辑领域迎来多维度突破：从AI驱动的新型编辑器设计，到能治疗数千种遗传病的“万能钥匙”策略，再到可重排百万碱基的桥重组酶技术，这些进展共同推动基因编辑技术向更精准、高效、安全的方向演进。

01技术突破三重奏：精准化、规模化与智能化

基因编辑技术正同时在三方面取得突破性进展。在精准度上，新型编辑器已实现单碱基水平的编辑精度；在操作尺度上，科学家们不再满足于“改错别字”，而是能重排整页内容；在设计方法上，AI的加入大幅加速了新工具的开发流程。

张锋团队开发的超小型表观遗传编辑器OMEGA，大幅缩小了Cas系统体积，为体内递送提供了全新方案。而刘如谦团队开发的evoCAST系统则将大片段DNA插入效率提升至30%-40%，效率提升达420倍。

最令人振奋的是，基因编辑技术正在从“定制化”走向“普惠化”。哈佛大学博德研究所开发的PERT技术不再针对某一个特定基因突变，而是瞄准无义突变这一类共同的致病机制，有望用“一种疗法”攻克多种截然不同的遗传病。

02AI驱动基因编辑工具开发进入新纪元

人工智能已深度渗透至基因编辑领域，AI设计的蛋白质分子正成为下一代编辑器的核心。2025年，AI设计的OpenCRISPR-1、PCE技术、hpCasMINI、enNlovFz2等工具纷纷亮相，这些工具递送更便捷，脱靶率更低，编辑精度达到单碱基水平。

ProfluentBio作为AI蛋白质设计的领军企业，近日获得由AltimeterCapital和BezosExpeditions共同领投的1.06亿美元融资（约合人民币7.54亿元）。这家公司利用AI模型按需设计新蛋白质，已经构建了超过1150亿条蛋白质序列的“蛋白质图谱”。

AI辅助的蛋白从头设计方法使得西湖大学和北京大学的研究团队能够构建一个“导向结构域”，严格固定脱氨酶与DNA结合域的空间关系，使其仅对目标碱基进行精准反应。这种AI驱动的设计方法正成为基因编辑工具优化的重要路径。

03桥重组酶：开启基因“大规模重排”时代

Arc研究所开发的桥重组酶技术，标志着基因编辑从“小修小补”进入“大规模重排”的新阶段。与CRISPR-Cas9只能修改个别碱基不同，桥重组酶能够对长达百万碱基对的基因组区域进行可编程的插入、删除和翻转。

这项技术的核心创新是桥接RNA分子，它能同时识别并结合两个不同的DNA位点，像在基因组上架起一座“分子桥”。重组酶随后启动“重排程序”，可切除整个片段、翻转基因方向或插入全新内容。

在治疗弗里德赖希共济失调的实验中，桥重组酶成功切除了超过80%的异常扩增片段。更值得关注的是，它只需递送RNA即可生效，无需复杂的蛋白质或DNA载体，大大降低了治疗难度和风险。

04递送系统创新：外泌体与吸入式纳米颗粒突破瓶颈

递送系统一直是基因编辑临床转化的关键瓶颈。今日有多项研究在这一领域取得突破：

荷兰乌得勒支大学科学家开发出一种模块化外泌体递送策略，通过融合MS2噬菌体衣壳蛋白与EV膜蛋白，结合紫外光裂解linker，实现了Cas9核糖核蛋白的高效装载与可控释放。经395nm紫外光照射20分钟后，该系统将基因编辑效率从2%提升至28%。

浙江大学团队提出了一种创新方法——使用低温休克肺肿瘤细胞作为CRISPR-Cas9递送系统。通过液氮处理快速低温灭活肿瘤细胞，保留其表面受体活性，实现了高度靶向的肺递送。在小鼠模型中，该递送系统的靶向效率比直接系统注射CRISPR-Cas9纳米颗粒增加了近4倍。

同时，研究人员开发了可吸入的CRISPR/Cas9制剂用于治疗肺纤维化。该递送系统使用钙磷酸盐和PLGA组成的纳米颗粒，通过优化组合提高了基因编辑的效率和递送精准度，在体内实验中表现出良好的安全性，未发现明显全身毒性。

05基因编辑“万能钥匙”：PERT技术攻克罕见病治疗困境

面对全球7000多种罕见病中约80%由基因突变引发的现状，传统“一种病对应一种药”的模式已难以满足需求。哈佛大学博德研究所开发的PERT技术为这一困境提供了革命性解决方案。

PERT技术的创新在于：不直接修复致病基因，而是升级细胞内的tRNA。研究人员利用引导编辑技术，将人体内一个功能冗余的天然tRNA，永久性改造为高度优化的“抑制性tRNA”，使其能够“无视”那些错误的终止信号，让蛋白质合成顺利完成。

在多种人类疾病细胞模型和小鼠模型中，同一个PERT系统成功恢复了20%至70%的正常酶活性。针对赫勒综合征小鼠模型，单次注射PERT编辑器后，几乎完全消除了小鼠的所有疾病病理特征。

06临床应用拓展：从遗传病到癌症治疗

在遗传病治疗领域，基于CRISPR的疗法已在β-地中海贫血、镰状细胞贫血等血液