基因编辑现状如何了？

笑看风云

能不能应用到人类了？

原文地址：https://www.zhihu.com/question/437385290

卡卡

临床医学领域

01  遗传性血液疾病治疗

碱基编辑技术，借助CRISPR/Cas系统实现单个核苷酸的精确转换，在临床治疗中显示出巨大潜力。微光基因公司开发的“工程化的腺苷脱氨酶及碱基编辑器”获得国家知识产权局的专利授权，标志着国内基因编辑技术的自主知识产权取得重要进展。Beam Therapeutics公司公布的BEAM-101碱基编辑疗法在I/II期临床试验中取得积极成果，11名患者接受治疗，其中7名严重镰状细胞病患者的贫血症状得到缓解。复旦大学附属儿科医院使用碱基编辑药物CS-101成功治愈一名重型地中海贫血患儿，这些成就标志着基因编辑技术在遗传性血液疾病治疗领域取得了重大突破。


02  肿瘤治疗领域

肿瘤浸润淋巴细胞疗法（TIL）作为一种基于细胞的免疫治疗方法，利用患者自身的肿瘤微环境中的免疫细胞来识别和攻击癌细胞。沙砾生物自主研发的GT201注射液，作为基于TIL的产品，在中国药监局和美国药监局均获得临床试验批准，这标志着我国在基因编辑和细胞治疗领域取得了新的突破。
免疫检查点阻断（ICB）疗法在癌症治疗中展现出潜力，但也存在副作用和反应有限等挑战。香港城市大学史鹏教授团队提出了一种体内基因编辑策略，通过CRISPR/Cas9等技术直接在体内对T细胞进行基因编辑，以增强对肿瘤细胞的识别和杀伤能力，为癌症治疗提供了新策略，可能提高现有免疫疗法的效率[1]。
美国食品药品监督管理局（FDA）批准TCR-T细胞疗法（Afami-cel）以及纳武利尤单抗皮下注射剂型（Opdivo Qvantig）上市。Afami-cel由Adaptimmune Therapeutics公司开发，TCR-T细胞疗法是一种通过基因编辑技术将能特异性识别肿瘤抗原的TCR基因导入T细胞的前沿抗肿瘤技术。Afami-cel是全球首款针对实体瘤的TCR-T细胞疗法，也是十多年来治疗滑膜肉瘤的首个有效疗法。Opdivo Qvantig由美国百时美施贵宝公司研制开发，是全球首个获批的皮下注射 PD-1 抑制剂，用于治疗多种成人实体瘤。这种皮下注射剂型的优势在于，它可以在不到5分钟内完成单次注射给药，有望显著改变患者和医生的治疗体验。此次批准涵盖了包括肾细胞癌、黑色素瘤、非小细胞肺癌等多种癌症的适应症。
03异种器官移植

美国纽约大学朗格尼健康中心完成了全球第三例基因编辑猪肾人体移植，移植的猪肾脏经过10处基因编辑改造，以降低免疫排斥风险。华中科技大学附属同济医院器官移植研究所陈刚教授团队在国内首次将基因编辑猪肾移植至猕猴体内，移植肾成功存活超过半年，达到184天，为解决全球器官短缺问题带来新希望。
农业领域

01  Prime Editing编辑水稻和番茄基因

中国科学院遗传与发育生物学研究所的许操团队开发了一种高效的Prime Editing工具，成功地将一个10 bp的热休克元素（HSE）精确插入水稻和番茄品种中细胞壁转化酶基因（CWINs）的启动子区域。这种HSE的插入使得CWINs基因能够在受控和田间环境中响应热刺激而上调表达。通过基因编辑技术，研究团队不仅在正常条件下提高了番茄和水稻的产量，而且在高温逆境下也显著提升了产量，同时保持了果实品质不变。此外，该技术还成功挽救了因高温导致的高达41%的水稻产量损失，为作物育种和粮食生产提供了新策略和工具[2]。
Prime Editing是一种基于CRISPR/Cas9系统开发的先进基因编辑技术，由David R. Liu团队于2019年提出。该技术利用引物编辑引导RNA和nCas9复合物，在不产生DNA双链断裂（DSB）且无需供体DNA模板的情况下，实现精确的靶向插入、缺失以及碱基替换。与传统CRISPR/Cas9系统相比，Prime Editing减少了脱靶效应，展现出巨大的基因编辑潜力。



环境智能设计育种快速创制高产稳产番茄和水稻种质

02  CRISPR/Cas13编辑棉花和烟草基因

华中农业大学金双侠团队开发了一种新的CRISPR/Cas13基因编辑工具。CRISPR/Cas13系统因其小巧的体积和对RNA的特异性而受到青睐，主要用于RNA降解。该研究全面表征了来自五个不同亚型的七个Cas13同源物的编辑能力，系统评估了这些Cas13同源物对棉花内源转录本以及烟草中RNA病毒（TMV）的敲低效果。研究发现，不同的Cas13同源物能在最小化脱靶效应的同时，实现不同程度的内源转录本敲低，产生多样化的突变表型。转基因烟草植物在TMV感染后显示出显著的损伤减少，氧化应激轻微，病毒颗粒积累最小[3]。这项研究提供了一个高效可靠的转录组编辑平台，有望应用于植物功能研究和作物改良。
基础生物学领域

01  CRISPR/Cas9基因编辑效率提升

诺贝尔奖获得者Jennifer Doudna教授在Cell期刊上发文，找到了提高CRISPR/Cas9基因编辑技术效率的通用方法。该研究开发了一种工程化的嗜热脂肪土芽孢杆菌Cas9变体（iGeoCas9）。通过冷冻电镜（cryo-EM）结构分析，发现iGeoCas9的WED结构域与DNA底物之间存在扩展接触，这有助于加速DNA解旋，显著提高了基因编辑水平，超过100倍。这项研究为合理工程改造其他Cas9同源物以提升基因组编辑水平提供了一种通用策略，对于基因治疗和生物医学研究具有重大意义[4]。



图源：Frontiers for Young Minds

02  CRISPR-CAAD的细菌免疫系统

中国药科大学肖易倍教授团队揭示了一种名为CRISPR-CAAD的全新细菌免疫系统。该系统通过“耗光”细菌内部的能量分子ATP来阻止噬菌体的扩散，揭示了细菌免疫系统与能量代谢之间的独特联系。研究发现，CRISPR-CAAD系统检测到噬菌体入侵时，会合成特殊信使分子（cA3、cA4和cA6），其中cA4和cA6能激活CAAD蛋白，将ATP转化为ITP，迅速耗尽细菌能量，阻止噬菌体复制和扩散，同时细菌生长停滞。当噬菌体清除后，细菌通过Nudix水解酶将有害的ITP分解成无害的IMP，从而恢复正常生长，这种“解毒”机制确保了细菌群体的生存，实现了“以牺牲少数个体保护整体”的效果。这一发现不仅为理解细菌如何抵抗病毒侵袭提供了新思路，也为未来抗感染药物的研发指明了方向[5]。
03  ACTIMOT解锁细菌基因组化学多样性新方法

德国亥姆霍兹感染研究中心开发出一种名为ACTIMOT的方法，这是一种基于CRISPR/Cas9的技术，用于解锁细菌基因组中隐藏的化学多样性。ACTIMOT能够高效地将大DNA片段从细菌染色体动员和重新定位到同一细菌细胞内的复制质粒中，这种方法克服了传统分子克隆方法在处理和复制大片段基因组DNA时的限制。通过ACTIMOT动员，激活了链霉菌中的四个隐秘的生物合成基因簇，从而发现了39种不同类别的化合物，这对于新药开发和天然产物的研究具有重要意义[6]。
04  CRISPR-StAR基因筛选新方法

为了克服传统CRISPR筛选在体内模型中面临的瓶颈效应和数据噪声问题，研究人员开发了一种名为CRISPR-StAR的新型基因筛选方法。这一技术的核心在于通过随机激活sgRNA和在同一单细胞克隆内生成内部对照，在保持实验环境一致的同时，减少由于细胞异质性和基因漂移引起的噪声干扰，显著提高了数据的可靠性和分辨率。特别是在体内异质性肿瘤模型中，它能够更准确地识别必需基因和肿瘤抑制因子等关键基因[7]。
人工智能领域

01  AI基因编辑

随着计算机技术的发展，人工智能（AI）也应用到了基因编辑领域。美国AI蛋白质设计公司Profluent公司宣布，他们成功开发了一款完全由AI设计的基因编辑器OpenCRISPR-1，并成功编辑了人类细胞中的DNA。OpenCRISPR-1的设计过程利用了大量的CRISPR相关数据，生成了数百万种不同的CRISPR样蛋白。这些AI生成的编辑器在与传统的SpCas9比较时，表现出了相似的编辑效率和更高的特异性[8]。


02  CAR-T疗法中AI运用

AI还在CAR-T疗法中有多方面的应用。CAR-T细胞疗法是一种革命性的癌症治疗技术，通过基因工程技术改造患者的T细胞，使其能够识别并攻击特定的癌细胞。AI算法能够分析基因组数据，以个性化CAR-T细胞疗法，预测治疗效果，并优化CRISPR-Cas9基因组编辑技术用于T细胞改造。同时，AI增强了CRISPR-Cas9编辑的特异性，有助于实现更安全的CAR-T细胞治疗。此外，二者的结合可以扩展CAR-T细胞疗法的应用，包括多种实体瘤和非血液疾病，从而改善更多患者的预后和治疗效果[9][10]。
AI在基因编辑中的应用展示了其在提高精确性、效率和安全性方面的巨大潜力。随着技术的不断进步，AI有望进一步推动个性化医疗和精准医疗的发展。
<hr/>近年来随着基因编辑和人工智能技术的诞生，人类正逐渐接近技术突破的奇点时刻。而随着时间的推移，技术迭代的速度不断加快，技术的运用领域也在不断拓展，相关领域的动态信息琳琅满目，精彩纷呈，令人目不暇接。
为便于大家全方位及时了解和掌握基因编辑的行业动态，上源生科特推出《基因编辑行业动态速览》专栏，聚焦基因编辑在基础生物学、临床医学、农业、人工智能等领域发展运用的最新前沿动态讯息，定期摘要梳理总结后分享给大家，让大家能跟上日新月异的生命科学研究发展的进程，并从中受益。

长长的路

看到标题的朋友们可能会对“三天”这个词有点疑惑，没关系，我一说您可能就懂，这个“三天”就是借用春晚小品《昨天今天明天》中的主题。用赵本山的话说，那是过去、现在和将来。
本文，我们将简单对基因编辑的昨天、今天和明天介绍一下，即回顾历史、讲述现在、展望未来，希望对朋友们更深入地了解基因编辑能有所帮助。
一、不断突破的昨天

• 1960年代前：基因编辑的先驱
  

基因编辑肇始于我们对生命底层代码DNA的认识。1944年，艾弗里等通过细菌转化研究，证明DNA是基因载体。从此以后，对DNA构型展开了广泛研究。
1953年，沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型，开创了现代生物学和遗传学的研究，树立了遗传学最重要的里程碑之一，成为未来生命科学领域的支柱。
同年，斯坦福大学医学院教授Arthur Kornberg从细菌提取物中分离出DNA聚合酶，并在一年内首次在体外成功合成了DNA，1958年他又首次在试管中制造出DNA。  
1958年至1971年间，科学家先后确立了中心法则，破译了64种密码子，成功揭示了遗传信息的流向和表达问题，这些研究成果为基因工程和基因编辑的问世提供了准备。
2.1960~1970年代：基因工程出现
20世纪60年代初，瑞士微生物学家亚伯（Werner Arber）在研究噬菌体侵染大肠杆菌机制时提出一种假说：细菌内可产生两种酶，一种是可以识别和切割外源DNA的“限制”酶，另一种是可识别宿主DNA并保护其免受切割的“修饰”酶。
1967年，DNA连接酶由三个实验室同时发现，这是分子生物学的一个关键节点，也成为人们理解所有生物中DNA修复和复制至关重要的一环。
1968年，科学家首次采用硫酸铵沉淀、透析、DEAE-纤维素离子交换层析等技术，从大肠杆菌K菌株中分离、纯化出了I型限制酶（根据结构和功能的差异，限制酶可以分为I型、II型、III型。丨型和III型应用价值不大，II型广泛用于重组DNA技术）。
1970年，史密斯等人同样利用硫酸铵沉淀、透析、DEAE-纤维素离子交换层析等技术从流感嗜血杆菌中分离、纯化出了II型限制酶Hind II。史密斯等人还分析了用这种限制酶切割后的DNA的末端序列，指出这段序列是一段回文序列。
1970年代早期，限制酶和连接酶的发现使得科学家开始着手进行基因剪接实验，这为重组DNA技术铺平了道路。
1972年，伯格（Paul Berg）利用限制性内切酶和DNA连接酶，结合猴病毒SV40和λ噬菌体的DNA，创建了第一个重组DNA分子。
1973年，科恩（Stanley Cohen）和博耶（Herbert Boyer）在一次会话过程中提出重组DNA技术(recombinant DNA technology，RDT)概念。这导致了一个里程碑式的发现，即体外构建生物功能细菌质粒，奠定了重组生物技术时代的基础。
同年，科恩等首次完成了重组质粒DNA对大肠杆菌的转化，并转化出相应的mRNA。不仅宣告了质粒分子可以作为基因克隆载体、携带外源DNA进入宿主细胞，并且证实真核生物的基因可以转移到原核生物细胞中，并在其中实现功能表达。
1979年，科学家利用酵母等内源重组效率高的单细胞生物实现基因替换，原始的基因编辑（Gene editing）登上历史舞台。
3. 1980~1990年代：基因工程的应用与基因编辑原理
1981年，Frank Ruddle, Frank Constantini 和Elizabeth Lacy的实验室将纯化的DNA导入单细胞小鼠胚胎，使转入的基因传递到小鼠的后代。
1982年，世界上第一个重组蛋白类药物——重组人胰岛素上市，开启了重组蛋白药物发展的光辉历史。
1983年，Mullis首先提出聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）的设想，并于1985年发明了首个PCR方法，即简易DNA扩增法，意味着PCR技术的真正诞生。
1985年，科学家在非洲爪蟾的转录因子TFIIIA中首次被发现锌指结构，后来成为第一代基因编辑工具ZFNs的核心。
1989 年, 科学家在野油菜辣椒斑点病菌中发现了TALE蛋白家族的第一个成员AvrBs3，
1993年，Francisco Mojica发现了一个奇怪的结构，即一个近乎完美的大致呈回文式对称、有30个碱基并被36个碱基的间隔隔开的多拷贝重复序列，并将其命名为SRSPs（Short Regularly Spaced Repeats），后来他建议将这一名称改为CRISPR。
1994年，科学家发现了DNA双链断裂可引导修复机制，即DNA在发生断裂之后，拥有一套自我修复的手段，这个机制为整个基因编辑技术提供发展基础。
1996年，Kim等首先报道了将锌指蛋白连接到Fok Ⅰ的DNA切割结构域可以产生1个新型特异性核酸酶，并且该人工改造的核酸酶可特异性切割DNA序列，标志着ZFN的出现。
4. 2000年代至今：基因编辑快速发展
2005年，CRISPR的发现者Francisco Mojica提出CRISPR是一种适应性免疫系统的假说（另一个小组在同一时间发表了类似的研究结果）。
2006年，Philippe Horvath等人通过使用核酸酶的实验证明了CRISPR是一种适应性免疫系统的假说，他们同时研究了Cas7和Cas9两个基因的作用。
2008年，John van der Oost等人为了证明crRNA是产生CRISPR系统抵抗力的原因，他们创造了首个人工CRISPR序列并证明了其有效性。同时他们还猜想CRISPR的目标为DNA。
同年，Luciano Marraffini和Erik Sontheimer证明CRISPR系统的目标就是DNA，同时认识到CRISPR本质是一种可编辑的限制性内切酶，并预测其可被用于异源系统的基因组编辑。
2009年， 有两个研究组同时报道, TALE蛋白是一种比ZFN特异性更强、更便于预测的DNA结合结构域，并揭开了其与靶基因位点互相识别的奥秘。
2010年，Christian等人将AvrBs3和PthXoI中天然存在的TALEs序列与Fok I融合形成融合蛋白对目标DNA进行打靶，首次报道了人工构建TALENs技术。
同年，Sylvain Moineau等人证明Cas9是由crRNAs指引并且在DNA中产生双链裂断，他们还证实Cas9的核酸酶活性是在PAM上游的精准点位上对DNA进行切割的。
2011年，张锋及其合作者（此外还有一个来自桑加莫生物科学公司的研究小组） 都成功地将TALE改造用于哺乳动物，使得精准激活、抑制和编辑基因成为可能。
同年，卡彭蒂耶团队发现除crRNA外，CRISPR/Cas9还存在第二种小RNA，即tracrRNA。他们发现tracrRNA与crRNA形成双链体，正是该双链体将Cas9引导至靶标。
此外，Virginijus Siksnys等人将嗜热链球菌的II型基因座克隆至大肠杆菌（不含II型）中表达，发现其能提供抗性，这表明CRISPR是独立单元并证实了II型系统的所有必要组件都已发现。
2012年，Siksnys等人着手在体外研究CRISPR，发现CAS9中RuvC结构域切割非互补链、HNH结构域切割互补位点。他们还表明可以通过改变crRNA的序列来重新编程Cas9以定位选择的位点。
同年，卡彭蒂耶和杜德纳也得到了和Siksnys相同的结论。此外，她们证明crRNA和tracrRNA融合为单一的sgRNA时也能在体外发挥作用。在经过其他科学家的修改而变得可以更高效地在体外作用之后，sgRNA的概念在基因组编辑领域被广泛使用。
此外，2012年中期，张锋等人首先成功地将CRISPR-Cas9用于真核细胞的基因组编辑，他们设计了一个由三部分组成的系统，包括来自化脓性链球菌和嗜热链球菌两者之一的Cas9、tracerRNA和CRISPR阵列，可以对人和小鼠细胞中的靶向基因组切割。
2013年1月，张锋报告哺乳动物基因组编辑的论文，发表于2013年1月3日的《科学》杂志上，成为该领域引用次数最多的论文。
2016年，刘如谦等人首先报道了在不需要引入DNA双链断裂和外源供体DNA模板的条件下，就可以对单碱基进行转换的BE技术。
2017年，刘如谦等人在BE3基础上引入突变以减少脱靶，开发出高保真的碱基编辑器(HF-BE3)，随后在BE基础上开发出新型单碱基编辑器——ABEs。
2019年，刘如谦等人又进一步开发出一种全新的精准基因编辑工具PE，至此，主要的基因编辑工具都已开发出来。


二、火热发展的今天

过去十年，CRISPR技术主要用于建立基因敲除平台、制造基因敲除小鼠等动物模型、遗传筛选、碱基编辑和多重基因编辑等；时至今日，CRISPR在医药和农业领域的应用已经开始创造出切实的社会需求；未来十年，这一需求将继续驱动以CRISPR为代表的基因编辑技术进一步发展。


目前，基因编辑行业已经进入飞速发展的关键时期，涵盖了技术进展、商业应用、伦理法规等多个方面。
在技术进步方面，CRISPR技术的出现标志着基因编辑技术的重大突破，它的精确和高效推动基因编辑在医学、农业等多个领域的应用和研究。
CRISPR技术已步入临床试验阶段，如用于治疗镰状细胞病、β-地中海贫血和先天性眼病等，以及尝试罕见病（如儿童早老症、重症联合免疫缺陷病及家族性高胆固醇血症）和常见病（如癌症和HIV感染）的新疗法。
CRISPR转变了分子和细胞生物学领域基础和转化研究，通过它可以方便快捷地制造动物模型、筛选基因、多重编辑植物等，极大推动了遗传研究，也为医学、农业及合成生物学公司提供了强大的工具。
CRISPR能成功编辑多种细胞和有机体，具有强大的遗传筛选（即并行对多个基因开展系统性的遗传改造）能力，帮助人们理解遗传相互作用和解析生物学通路，从而推动发现治疗靶点并开发药物。
CRISPR编辑基因高效准确，且可方便进行多重基因编辑（同步进行多位点编辑，靶向多个不同基因），推动着农业技术进步，包括生产光滑皮毛表型的基因编辑牛和营养价值更高的番茄。
另一个值得关注的例子是利用多重编辑技术制造猪内源性逆转录病毒灭活猪，以此解决猪器官移植给人类的安全性问题。此外，它还能用于基因工程制造癌症的细胞疗法产品，以及研究复杂的多基因病。
此外，我们已经知道基于CRISPR的BE技术可以实现位点特异的基因改造，目前已有基于BE的疗法进入早期临床试验阶段。


除了开拓基因编辑的应用外，人们还对如何将基因编辑系统递送到动物体内进行了深入的研究。目前基因编辑在递送策略上包括体外和体内两种。
顾名思义，体外方法指基因编辑发生在体外，需先收集细胞，在实验室中对患者细胞进行基因编辑，再将经工程化改造后的细胞回输至患者体内。体内方法则指将基因编辑工具递送至体内进行编辑。


体外方法常用于编辑造血干细胞、祖细胞以及白细胞，编辑的细胞必须能在体外培养中存活和扩增（达到重新移植的最低要求），并在体内恢复细胞功能，因此限制了细胞种类。
体内方法扩展了编辑的细胞种类，可以治疗更多遗传病，相应地由于发生在体内，对安全性要求更高，技术难度也更大。
目前已验证的基因编辑组件递送方法主要包括、AAV（Adeno-Associated Virus，腺相关病毒）两种。
目前用于哺乳动物系统CRISPR基因编辑的递送手段很多，主要分为物理递送、基于病毒的递送和基于合成材料的递送。
常用的物理递送手段包括显微注射和电穿孔，可控制数量且递送效率高，但只适用于体外递送。
基于病毒的递送方法包括AAV（Adeno-Associated Virus，腺相关病毒）、腺病毒（AdV）和慢病毒，通过人为控制病毒千万年间进化获得的能力高效地完成递送。
基于合成材料的递送包括LNP（Lipid Nanoparticles，脂质纳米微粒）、阳离子聚合物和肽，以及金纳米微粒等材料。
近期，细胞外囊泡和病毒样颗粒成为递送技术中具有前景的方法，它结合了基于病毒和合成材料递送方法的优点，在维持高效递送的同时降低安全性隐患。
在商业应用方面，基因编辑的从业人员也在稳步推进。目前许多公司正在积极探索基于CRISPR的产品，这些产品的推广预示着基因编辑技术将在更广泛的领域产生实际影响。
与此同时，基因编辑领域的投资和合作也日益活跃。大型制药公司与初创公司的跨界合作促进了技术的快速迭代和市场化进程，为整个行业的繁荣注入了新的活力。
在伦理法规方面，基因编辑面临较为复杂的局面。在伦理方面，它可能会对人类的生命和尊严产生威胁，如用于治疗目的的基因编辑可能会引发对“设计婴儿”等问题的担忧。
在法律方面，目前对于基因编辑技术的监管还存在一定的空白和不确定性，如对于人类胚胎的基因编辑是否合法等问题缺乏明确的法律规定。
基因编辑的复杂性和敏感性引发了广泛关注，目前许多国家正在努力平衡创新与伦理风险，寻找合适的法规路径。基因编辑相关药物的上市也反映了这一方面的进展。
三、值得期待的“明天”
在不断取得激动人心突破的同时，基因编辑也面临着种种挑战，而解决这些挑战也是我们“明天”需要努力的方向。
首先也是最重要的挑战是如何提升基因编辑的准确性（即特异靶向目标位点的能力）和精确性（即产生目标编辑结果的能力），即提升基因编辑剪刀的定位能力和精准编辑能力。
我们知道基因和DNA稳定的重要性，一旦产生意料之外的变化，就可能对生命体产生不可挽回的重大影响，如带来肿瘤、免疫疾病及其他未知风险。
然而，目前基因编辑剪刀在定位目标位点和产生目标结果方面都不能保证百分之百正确。
在编辑准确些方面，现有的基因编辑工具都有一定概率产生脱靶效应。为了减少脱靶编辑，需要创新开发高保真的Cas变体或者利用创新手段进行编辑组件的精确递送。
在编辑精确性方面，相对来说挑战更大。因为传统的CRISPR基因编辑过程在生成DSB后，不能完全控制编辑后果，细胞固有的修复机制可能导致得indel效应，HDR策略也只能在分裂细胞中使用。
BE和PE虽然能避免产生DSB，但对于BE来说，编辑精度受到旁观者编辑的影响，即如果编辑器的编辑窗口（可编辑的碱基数目）超过一个碱基，就可能对与靶点碱基周围的碱基进行修改。
如研究显示，大约一半的致病单核苷酸变异（SNV）通过腺嘌呤剪辑编辑器校正，能够达到≥50%的校正精度。但是当部分SNV在编辑窗中包含超过1个目标碱基时，其≥50%的校正精度就会下降到26%。
然而目前的剪辑编辑器常常发生旁观者编辑。最近一项研究纳入了21个不同的碱基编辑系统，发现大约有一半的可靶向致病点突变在这些编辑系统的编辑窗内存在旁观者。
对于PE来说，它不需要引入DSB就能插入和删除DNA序列的策略，并可在分裂和非分裂细胞中引入DNA序列改变。目前，其已在多种细胞类型中显示出特异性和精准编辑活性。
不过PE较低的编辑效率限制了其广泛应用。有研究表面PE在类器官中纠正基因突变的效率比HDR低30倍。虽然更高效的PE已被开发出来，不过这些编辑器更容易引入indel。
因此，PE在未来10年的目标是在提高编辑效率的同时，维持编辑产品的纯度。如果能够达到这一目标，它有望成为最具灵活性的精准编辑工具之一。
另一个挑战是编辑器的递送策略，在生命体内有多种生物学机制会阻止基因编辑物到达靶向位点，因此需要创新方法和基因工程设计以提高递送效率、靶向特异性和安全性。


因此基因编辑的明天，首先要在技术上解决这些问题，以开发更安全、高效、可控的基因编辑整套方案。
基因编辑的进一步发展还需要考虑成本、监管和可得性。目前基因编辑疗法的成本还很高，实现大规模的生产仍面临诸多困难。
如在递送策略方面，生产递送病毒介质需要昂贵的培养系统和能够生产足量病毒的设施；治疗过程本身也成本较高，尤其是体外方法扩增细胞耗时费力，有些疾病还需要患者在治疗前接受化疗。
此外，生产厂商还需要负担监管成本，进行额外的表征和严格的安全与质量控制，这对于研发型或学术型生产厂商而言更具挑战性。
因此基因编辑的明天，还需要开发出高效率、低成本，同时符合监管标准的生产策略，以提高基因编辑疗法的可得性。
尽管仍有很多挑战，但我们相信未来随着基因编辑技术的进步与机器学习、活细胞成像和测序等技术的进步相互交织，基因编辑将在真实世界中展现更大的影响力。
目前FDA已经批准第一个基于CRISPR的疗法，未来将会有越来越多的基因编辑疗法将会进入临床后期，同时有更多新的临床试验测试优化体内递送方法。
在农业方面未来将会有更多的基因编辑作物被批准上市，基因编辑技术将更广泛地应用于动植物领域，对多基因性状进行基因工程设计。
在更远的未来，我们或许会看到基于基因编辑的治疗方法被广泛应用，甚至利用基因组编辑技术实现猪器官安全地移植进入人体，以及该技术成为一种预防性治疗的手段。
在农业领域，基因编辑或许将常规应用于生产抗病性、高产量作物以增加全球食物供应和安全性。


也许某一天，在基因编辑的帮助下，《海王2》也会照进现实，我们人类也会有自己的侦察兵章鱼托波，借助它我们可以更好、更方便地探索这个世界。

同花顺

应用到人类还早着呢。植物育种中的脱靶问题还没解决呢（虽然脱靶是常态，但是后续可以进行筛选）。至于用到人身上，肯定是不会用于繁育优秀胚胎之类的，这是有违伦理的。估计以后最大的应用可能就是肿瘤的治疗。