基因编辑技术：进展与挑战
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基于 CRISPR/dCas9 的单碱基编辑技术。人类大多数的遗传病与基因的点突变有关，如果能通过精确的手段进行修复，可能会带来新的治疗策略。在提供同源重组模板的情况下，定点突变可以通过 CRISPR/Cas9 来实现，但是其诱导的 NHEJ 修复可能带来的碱基随机插入、缺失是潜在的危险因素。Cas9 的突变体 Cas9n、dCas9 无切割双链 DNA 的功能，但可以发挥寻靶定位作用；如果有能催化特定碱基转换的蛋白/结构域可用，则可参考 CRISPR/dCas9-FoKI 蛋的设计，构建 CRISPR/Cas9n/dCas9 导向的单碱基编辑技术。Liu 课题组将源自大鼠的胞嘧啶脱氨酶（APOBEC1）与 dCas9 融合（图 2c），发现其可以定点将C 转变为 U，然后在后续的 DNA 复制或者修复作用下实现 C : G 碱基对到 T : A 的转变。随后日本神户大学的 Kondo 课题组及我国上海交通大学的常兴课题组也报道了类似研究成果。为了实现 A : T 到 G : C 的转换，Liu 课题组采用蛋白质进化工程手段对大肠杆菌的 tRNA 腺苷脱氨酶（TadA）进行改造，他们获得的第 7 代腺嘌呤碱基编辑器（adenine base editors，ABEs）能高效介导 A : T 碱基对到 G : C 的转变。即，C 到 T 以及 G 到 A 碱基之间的自由转换已经实现，将来有可能做到 4 种碱基的任意转换。
基于 CRISPR/dCas9 的基因表达调控技术。除了直接对 DNA 进行编辑，CRISPR/Cas 系统在基因表达调控上也可发挥作用。例如，利用 dCas9 无核酸内切酶活性但仍能与 DNA 结合的特点，可直接阻碍其结合 DNA 与其他因子的结合，影响基因的表达（图 2d）。如果将转录抑制因子或者激活因子与 dCas9 融合，则可以实现靶基因的抑制与激活，为基因功能研究提供灵活的操作手段。