基因组编辑是对基因组进行定点修饰的新技术，在基础研究、基因治疗和作物改良等方面具有无限的潜能。CRISPR-Cas系统在基因组编辑中的应用加速了基因组编辑技术的发展。中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组致力于基因组编辑技术创新及作物分子设计育种应用的研究。2021年12月29日，国际重要期刊Molecular Cell在线发表了高彩霞研究员为通讯作者的题为“The CRISPR-Cas toolbox and gene editing technologies”的综述文章。
该综述首先总结了目前已应用于基因组编辑的天然CRISPR-Cas核酸酶，着重介绍了包括目前应用最广泛的II型核酸酶Cas9、V型核酸酶Cas12以及相应的一系列可以拓宽靶向范围、提高效率和特异性的Cas核酸酶变体。然后，进一步描述了CRISPR-Cas介导的依赖和不依赖DNA双链断裂的编辑工具，并重点介绍了精准基因组编辑工具碱基编辑器（Base editors）和引导编辑器（Prime editors）的研发进展。继而总结了CRISPR-Cas相关的基因组编辑技术，包括 CRISPR筛选技术、CRISPR相关转座酶介导的定点插入技术、多重基因组编辑技术以及基于CRISPR的DNA存储与记录等技术。最后，讨论了现有的CRISPR-Cas工具和相关技术存在的局限和未来优化方向。
本项工作得到中国科学院战略性先导专项A、博士后创新人才支持计划以及中国科协青年人才托举工程的资助。高彩霞研究组博士后刘关稳、林秋鹏和靳帅为该论文的共同第一作者。文章链接：https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(21)01039-X。
图：CRISPR-Cas介导不依赖DNA双链断裂的基因组编辑工具
