MaltSci 麦伴科研

Appearance

热门主题报告 / 基因组学

本报告由 MaltSci•麦伴科研 基于最新文献和研究成果撰写

碱基编辑的应用有哪些？ ​

摘要 ​

碱基编辑技术的出现标志着基因编辑领域的一次重大突破。自2016年首次提出以来，该技术迅速发展，成为基因编辑的重要工具。碱基编辑能够在不产生双链断裂的情况下，精确地改变DNA中的单个碱基对，具有显著的精确性和安全性。近年来，随着技术的不断完善，科学家们开发出多种优化的碱基编辑器，如腺嘌呤碱基编辑器（ABE）和胞嘧啶碱基编辑器（CBE），这些工具在提高编辑效率、特异性和靶向范围方面取得了显著进展。约58%的致病性遗传突变是由于单核苷酸变异引起的，因此碱基编辑在遗传疾病的治疗中具有巨大的潜力。此外，该技术在癌症研究、植物育种和微生物工程等领域也展现出广泛的应用前景。多项研究表明，碱基编辑能够有效修复与多种遗传疾病相关的突变，并在动物模型中显示出良好的治疗效果。然而，尽管碱基编辑技术的应用前景广阔，仍然面临着编辑特异性、交付方式的优化及潜在的脱靶效应等挑战。本报告将深入探讨碱基编辑在遗传疾病治疗、癌症研究、农业改良及微生物工程等领域的具体应用，旨在为研究人员和临床工作者提供最新的进展与应用实例，推动该技术在生物医学领域的进一步发展与应用。

大纲 ​

本报告将涉及如下问题的讨论。

  • 1 引言
  • 2 碱基编辑的基本原理
    • 2.1 碱基编辑的机制
    • 2.2 碱基编辑与传统基因编辑技术的比较
  • 3 碱基编辑在遗传疾病治疗中的应用
    • 3.1 常见遗传疾病的碱基编辑策略
    • 3.2 临床前和临床试验的进展
  • 4 碱基编辑在癌症研究中的应用
    • 4.1 癌症相关基因的编辑
    • 4.2 癌症模型的构建与应用
  • 5 碱基编辑在农业中的应用
    • 5.1 作物改良与抗病性增强
    • 5.2 生态农业的潜在贡献
  • 6 碱基编辑在微生物工程中的应用
    • 6.1 微生物代谢工程
    • 6.2 新型生物制品的开发
  • 7 总结

1 引言 ​

碱基编辑技术的出现标志着基因编辑领域的一次重大突破。自2016年首次提出以来，这一技术迅速发展，成为基因编辑的一个重要工具。与传统的CRISPR/Cas9系统相比，碱基编辑能够在不产生双链断裂的情况下，精确地改变DNA中的单个碱基对。这一特性使得碱基编辑在精确性和安全性上具备了显著优势[1]。近年来，随着碱基编辑技术的不断完善，科学家们已经开发出多种优化的碱基编辑器，包括腺嘌呤碱基编辑器（ABE）和胞嘧啶碱基编辑器（CBE），这些工具在提高编辑效率、特异性和靶向范围方面取得了显著进展[2][3]。

碱基编辑技术的研究意义不言而喻。首先，约58%的致病性遗传突变是由于单核苷酸变异引起的，因此碱基编辑在遗传疾病的治疗中具有巨大的潜力[4]。其次，该技术在癌症研究、植物育种和微生物工程等领域也展现出广泛的应用前景。例如，碱基编辑可以用于创建更具抗病性的作物，或者用于开发新的生物制品，从而推动生态农业和工业微生物工程的发展[5]。此外，碱基编辑的高精度和低副作用特性，使其成为一种理想的基因治疗策略，尤其是在对传统基因编辑方法安全性存疑的情况下[6]。

当前，碱基编辑技术在生物医学领域的应用已取得了显著进展。研究者们不仅在基础研究中探索其功能，还在临床前和临床试验中积极应用这一技术。多项研究表明，碱基编辑能够有效地修复与多种遗传疾病相关的突变，并在动物模型中显示出良好的治疗效果[7][8]。然而，尽管碱基编辑技术的应用前景广阔，仍然面临着一些挑战，例如编辑特异性、交付方式的优化以及潜在的脱靶效应等问题[9]。

本报告将从碱基编辑的基本原理出发，深入探讨其在遗传疾病治疗、癌症研究、农业改良及微生物工程等领域的具体应用。我们将首先介绍碱基编辑的机制及其与传统基因编辑技术的比较，随后详细分析碱基编辑在各个领域的应用实例，并讨论当前技术面临的挑战与未来的发展方向。通过对碱基编辑技术的全面综述，旨在为研究人员和临床工作者提供最新的进展与应用实例，推动该技术在生物医学领域的进一步发展与应用。

2 碱基编辑的基本原理 ​

2.1 碱基编辑的机制 ​

碱基编辑技术是一种新兴的基因编辑方法，基于CRISPR/Cas系统，能够实现精确的碱基转换。这种技术具有操作简单、靶向特异性强、编辑效率高和编辑副产物少等优点，因而在多个领域得到了广泛应用，包括基因治疗、作物育种、模型生物的构建以及微生物代谢工程等[5]。

在基因治疗方面，碱基编辑被认为是一种极具潜力的工具，能够针对许多遗传性疾病中的单碱基突变进行修复。研究表明，碱基编辑可以在不产生双链断裂的情况下，实现对DNA或RNA中单个核苷酸的精确转换，避免了传统基因编辑方法中常见的副作用[10]。例如，细胞中对C•G到T•A或A•T到G•C的点突变的安装，能够直接修复与人类疾病相关的单核苷酸多态性[11]。

在作物改良领域，碱基编辑被应用于作物的遗传改良，特别是在提高作物抗病性、改善果实品质及增加产量等方面表现出良好的前景[12]。碱基编辑技术的优势在于它不需要DNA双链断裂或供体模板，从而提高了编辑的效率和准确性[10]。此外，碱基编辑在果树和其他农作物中的应用，展示了其在农业生物技术中的广泛潜力[2]。

在模型生物的构建中，碱基编辑技术被用于小鼠、斑马鱼等模型生物的功能基因组学研究和疾病建模。由于斑马鱼与人类的遗传相似性及其快速发育的特点，成为测试和优化新兴碱基编辑技术的理想平台[13]。研究者们通过碱基编辑在斑马鱼中实现了高效的单核苷酸修改，为理解人类疾病的机制提供了新的视角[13]。

在微生物代谢工程中，碱基编辑技术也被应用于高效工业微生物的构建，如枯草芽孢杆菌、谷氨酸棒杆菌和酵母等。这些微生物在合成生物学中的应用潜力巨大，能够为新型生物制品的开发提供支持[5]。

综上所述，碱基编辑技术以其高效、精确的特性，在基因治疗、作物育种、模型生物构建和微生物代谢工程等多个领域展现出广泛的应用前景。

2.2 碱基编辑与传统基因编辑技术的比较 ​

碱基编辑（Base Editing）是一种新兴的基因编辑技术，它结合了CRISPR/Cas系统与特定的脱氨酶，能够在不引发DNA双链断裂（DSB）的情况下实现精确的单碱基替换。这一技术的应用潜力在生物医学领域表现得尤为显著，涵盖了多个重要方面。

首先，碱基编辑在基因功能研究中具有重要应用。通过对特定基因的单碱基突变进行精确编辑，研究人员能够深入探讨基因的功能及其在生物体内的作用机制。此外，碱基编辑还可以用于定向蛋白质进化，促进新蛋白质的设计与开发，从而在药物开发和生物技术应用中发挥关键作用[1]。

其次，碱基编辑在疾病建模方面也显示出巨大的应用潜力。研究人员可以利用这一技术在细胞或动物模型中引入与人类疾病相关的突变，从而为疾病机制的研究提供新的实验工具。这种方法能够帮助科学家们更好地理解疾病的发生和发展，为未来的治疗策略提供基础[1]。

此外，碱基编辑在基因治疗中的应用也日益受到关注。由于约58%的致病基因突变是点突变，碱基编辑提供了一种新的治疗思路，能够有效地修复这些突变，改善患者的健康状况[4]。例如，针对血液疾病的碱基编辑技术已经在临床前研究中显示出良好的效果，能够通过单次治疗显著改善病理状态[14]。

与传统的基因编辑技术相比，碱基编辑具有明显的优势。传统的CRISPR/Cas9技术通常会引发DNA双链断裂，这可能导致基因组的不稳定性和不可预期的突变。而碱基编辑通过精确的单碱基替换，避免了这种风险，降低了不良编辑产物的生成，因而在编辑效率和特异性上更具优势[15]。此外，碱基编辑能够在不依赖细胞DNA修复机制的情况下直接进行碱基转换，进一步提高了编辑的准确性和可靠性[10]。

总之，碱基编辑技术以其高效、精确和安全的特点，在生物医学研究和临床应用中展现了广泛的前景，未来有望在遗传疾病的治疗、基础研究和新药开发等领域发挥更大作用。

3 碱基编辑在遗传疾病治疗中的应用 ​

3.1 常见遗传疾病的碱基编辑策略 ​

碱基编辑技术是一种新兴的基因编辑方法，具有广泛的应用潜力，尤其在遗传疾病的治疗方面。该技术允许在不引发双链DNA断裂的情况下，精确地对特定的DNA或RNA位点进行单碱基替换，这为治疗因点突变引起的遗传疾病提供了新的可能性。

首先，碱基编辑可以针对导致常见遗传疾病的单核苷酸变异（SNVs）进行修正。根据Dadush等人（2024年）的研究，约62%的致病性SNVs可以通过碱基编辑进行修复，这些突变包括30%的G>A和T>C SNVs，以及29%的C>T和A>G SNVs[16]。这一发现表明，碱基编辑技术能够有效覆盖许多与遗传疾病相关的突变类型。

其次，碱基编辑在单基因遗传病的治疗中展现出极大的潜力。Reshetnikov等人（2022年）指出，基于nCas9或dCas9的DNA碱基编辑系统可以在不产生双链断裂的情况下进行编辑，因而能够更安全地应用于单基因疾病的治疗[17]。这使得碱基编辑成为一种有前景的策略，特别是在治疗血液疾病等由单一突变引起的疾病时[18]。

在具体应用方面，碱基编辑技术已被用于多种遗传疾病的实验研究。例如，Huang等人（2023年）探讨了碱基编辑在肿瘤研究和治疗中的应用，指出其能够高效地实现单碱基替换，进而为肿瘤治疗提供新的思路[4]。此外，Yang等人（2020年）在一项研究中展示了如何通过碱基编辑技术修复一种遗传性代谢肝病的起始密码子突变，从而改善小鼠模型的疾病表现[19]。

碱基编辑的优势在于其高效性和特异性，能够减少不必要的编辑副产物。Newby和Liu（2021年）强调，碱基编辑和其衍生的prime editing技术在细胞中能够以更高的效率实现精确的DNA修正，尤其是在缓慢分裂或非分裂细胞中[6]。这使得碱基编辑在临床应用中具有更好的前景，能够为许多遗传疾病的治疗提供单次治疗的可能性。

综上所述，碱基编辑技术在遗传疾病的治疗中展现出广泛的应用前景，能够针对多种常见遗传疾病进行有效的治疗策略，推动基因医学的发展。随着技术的不断进步，未来在临床上的应用将更加广泛和深入。

3.2 临床前和临床试验的进展 ​

碱基编辑技术在遗传疾病治疗中的应用正在快速发展，并在临床前和临床试验中展现出巨大的潜力。碱基编辑是一种精准的基因编辑工具，能够在不引入双链断裂的情况下，对DNA或RNA进行单核苷酸的修改。其主要应用包括修复因单核苷酸变异（SNVs）引起的遗传疾病，以及在基础研究和临床应用中探索新的治疗方法。

在治疗遗传疾病方面，碱基编辑技术被认为是解决大多数遗传病的理想选择。研究表明，约62%的致病性SNVs可以通过碱基编辑进行修正，其中30%为G>A和T>C的变异，29%为C>T和A>G的变异[16]。这一发现强调了碱基编辑在个性化医疗中的重要性，能够为遗传疾病患者提供更为精准的治疗方案。

在临床前研究中，碱基编辑技术已经在多种模型生物中得到应用。例如，碱基编辑器已经被应用于小鼠模型，以修复引起β-地中海贫血和囊性纤维化等疾病的突变[18]。这些研究为未来的临床应用奠定了基础，显示出碱基编辑在基因治疗中的广泛适用性和有效性。

在临床试验方面，碱基编辑技术也在不断取得进展。多项临床前研究已表明其在治疗遗传疾病中的潜力，尤其是在治疗血液疾病和某些遗传性眼病方面。研究者们正在积极探索碱基编辑的临床应用，期望能够通过临床试验验证其安全性和有效性[20]。例如，碱基编辑技术的开发和应用已经在一些早期临床试验中展示出良好的安全性和有效性，特别是在修复特定的基因突变方面。

此外，随着基因编辑技术的不断发展，研究者们还在探索新的碱基编辑变体和交付方法，以提高编辑效率和特异性，减少潜在的脱靶效应[4]。这些技术进步将进一步推动碱基编辑在临床治疗中的应用，帮助更多遗传疾病患者获得有效的治疗方案。

综上所述，碱基编辑在遗传疾病治疗中的应用正在逐步扩大，其在临床前和临床试验中的进展显示出这一技术在未来治疗中的广阔前景。通过持续的研究和开发，碱基编辑有望为遗传疾病的治疗提供创新的解决方案。

4 碱基编辑在癌症研究中的应用 ​

4.1 癌症相关基因的编辑 ​

碱基编辑技术在癌症研究中展现出广泛的应用潜力，尤其是在癌症相关基因的编辑方面。碱基编辑是一种基于CRISPR/Cas系统的基因组编辑工具，能够在不引入双链断裂的情况下，精确地对DNA或RNA中的单个碱基进行替换。这种特性使得碱基编辑在癌症研究中具有重要的应用价值，特别是针对驱动肿瘤发生的点突变。

首先，碱基编辑技术可以用于模拟肿瘤的发展。由于许多癌症起源于癌症驱动基因中的点突变，利用碱基编辑进行肿瘤模型的构建，可以帮助研究人员更好地理解肿瘤的发生机制。例如，Huang等人（2023年）探讨了碱基编辑在肿瘤研究和治疗中的应用，强调了其在实现单碱基替换方面的效率和精确性[4]。

其次，碱基编辑还可以用于治疗编辑，即直接修复癌症相关基因中的突变。Garg等人（2025年）指出，基因编辑技术能够精准操控遗传物质，有望彻底改变癌症治疗策略。该研究综述了当前基因编辑技术的应用，包括碱基编辑在内，强调其在靶向癌基因、肿瘤抑制基因及药物耐受机制方面的潜力[21]。

此外，Johnson等人（2024年）指出，基因组编辑技术的最新进展使得研究人员能够以高精度和高效率在内源性遗传背景中工程化癌症相关突变，碱基编辑和优先编辑技术迅速成为该领域的金标准。这些技术的灵活性和可扩展性使其在现代癌症研究中的应用日益广泛[22]。

最后，碱基编辑还可以用于功能筛选，以识别与癌症相关的突变。在这一过程中，研究人员能够通过编辑特定的基因突变，观察其对细胞功能的影响，从而揭示肿瘤发生的关键机制和潜在的治疗靶点[23]。

综上所述，碱基编辑在癌症研究中的应用涵盖了肿瘤模型的构建、癌症相关基因的修复以及功能筛选等多个方面，展示了其在癌症生物学研究和治疗中的重要潜力。随着技术的不断进步，碱基编辑有望为个性化癌症治疗提供新的解决方案。

4.2 癌症模型的构建与应用 ​

碱基编辑技术在癌症研究中的应用逐渐受到重视，尤其是在癌症模型的构建方面。碱基编辑是基于CRISPR/Cas9系统的一种精准基因编辑技术，能够在特定的DNA或RNA位点高效实施单碱基替换，而不产生双链断裂，从而避免了不必要的基因组改变和DNA损伤反应[4]。

在肿瘤模型的构建中，碱基编辑显示出良好的应用前景。例如，一项研究展示了在成人干细胞衍生的类器官中，通过碱基编辑技术生成复杂的肿瘤模型。研究者成功地在肝细胞类器官中模拟了CTNNB1热点突变，并在子宫内膜类器官中插入了PTEN的无义突变，证明了即使在杂合状态下也能引发肿瘤发生[24]。此外，药物敏感性实验显示，具有PTEN或PTEN和PIK3CA突变的类器官揭示了子宫内膜肿瘤发生早期阶段的机制，这为理解肿瘤发生提供了重要信息。

碱基编辑还被用于高通量工程和功能分析癌症相关的单核苷酸变异。研究者们开发了模块化的碱基编辑传感器库，通过系统性测量成千上万的sgRNA与功能上不同的碱基编辑器的编辑效率，提供了一个全面的sgRNA资源，用于引入和研究癌症相关的单核苷酸变异[25]。这种方法不仅加速了癌症模型的构建，还提高了对未知功能单核苷酸变异的理解。

在基础研究和临床应用方面，碱基编辑技术也被广泛应用于修复癌症驱动突变。例如，通过对TP53热点突变的修正，研究者能够揭示这些突变对转录程序的影响，并恢复高度保守的肿瘤抑制转录程序，这为癌症的靶向治疗提供了新的思路[26]。

总的来说，碱基编辑技术在癌症研究中的应用不仅限于肿瘤模型的构建，还涵盖了对癌症驱动突变的功能研究和治疗潜力的探索。这些研究表明，碱基编辑在理解肿瘤生物学和开发新型癌症治疗策略方面具有重要的潜力和应用价值。

5 碱基编辑在农业中的应用 ​

5.1 作物改良与抗病性增强 ​

碱基编辑技术在农业中的应用主要集中在作物改良和增强抗病性方面。这项技术通过精确修改植物基因组中的单个碱基，能够有效提高作物的农艺性状和抵抗力。

首先，碱基编辑在作物改良中的应用主要体现在创造具有优良农艺性状的新种质。通过碱基编辑技术，研究人员能够在水稻、小麦、玉米、马铃薯等作物中引入增强抗逆境能力的特性。例如，碱基编辑技术被用于提高作物的除草剂抗性、病害抗性和谷物质量等方面。这种精确的基因组修改方法使得育种者能够快速获得目标性状的作物变种，满足现代农业对高产、优质和抗逆作物的需求[27]。

其次，碱基编辑还被广泛应用于增强作物的抗病性。通过对特定基因的精确编辑，研究者能够提高作物对细菌、真菌和病毒等病原体的抵抗力。例如，利用碱基编辑技术，可以直接在植物基因组中引入有利的点突变，从而提升作物的抗病性。这种方法不仅提高了抗病性，还减少了对化学农药的依赖，促进了可持续农业的发展[28]。

在技术实施方面，碱基编辑的优势在于它不需要引入外源DNA，也不需要造成双链断裂，这使得它在植物细胞中的应用更为高效和精准。通过优化碱基编辑器的活性和靶向兼容性，研究者能够进一步提高编辑效率和特异性，扩大碱基编辑在作物育种中的应用范围[10][29]。

综上所述，碱基编辑技术在农业中的应用，特别是在作物改良与抗病性增强方面，展现出广阔的前景。这项技术不仅有助于提升作物的生产性能和抗逆能力，也为应对全球食品安全挑战提供了新的解决方案。

5.2 生态农业的潜在贡献 ​

碱基编辑技术在农业中的应用具有广泛的潜力，尤其是在作物改良和生态农业的可持续发展方面。碱基编辑是一种新兴的基因编辑技术，能够在不引入双链断裂（DSB）的情况下，精确地对DNA进行单碱基的转换。这一特性使其在作物基因组的精确修改中表现出色，为农业提供了新的解决方案。

首先，碱基编辑可以用于提高作物的抗逆性。例如，通过碱基编辑技术，研究者能够创建具有增强抗病性和抗逆境能力的作物品种。这些改良后的作物能够更好地适应气候变化和病虫害的挑战，从而提高农业的可持续性和生态安全[27]。例如，在水稻、小麦和玉米等主要粮食作物中，碱基编辑被用于改善作物的抗病性、抗除草剂能力和粮食质量[27][29]。

其次，碱基编辑在生态农业中可以促进生物多样性的保护和提高土壤健康。通过精确的基因修改，农作物可以被设计成在更少的化肥和农药条件下生长，从而减少对环境的负面影响[10]。这种方法不仅有助于降低农业生产对生态环境的压力，还能在不牺牲产量的前提下，实现资源的高效利用[15]。

此外，碱基编辑还可以在合成生物学和微生物代谢工程中发挥重要作用。通过优化微生物的代谢途径，可以提高生物燃料和生物基产品的生产效率，这对于推动生态农业和可再生能源的发展至关重要[5]。例如，研究表明，碱基编辑技术可以有效地改造微生物，如枯草芽孢杆菌和酵母，以提高其在工业生产中的应用效率[5]。

综上所述，碱基编辑技术在农业中的应用，不仅有助于提升作物的抗逆性和生产效率，还能够促进生态农业的可持续发展，减少对环境的负面影响。这一技术的广泛应用将为未来的农业发展提供强有力的支持，助力实现生态平衡和粮食安全的双重目标。

6 碱基编辑在微生物工程中的应用 ​

6.1 微生物代谢工程 ​

碱基编辑技术在微生物代谢工程中具有广泛的应用潜力。其主要优势在于能够实现精确的单核苷酸转换，而不引入双链DNA断裂（DSB），这使得其在缺乏有效DSB修复途径的微生物中尤其有价值。碱基编辑技术的使用，尤其是通过CRISPR/Cas9系统的衍生工具，能够实现高效的基因编辑，从而推动微生物代谢工程的发展。

在微生物代谢工程中，碱基编辑被用于优化代谢路径，以提高目标代谢产物的产量。例如，通过碱基编辑可以快速地调节酶的活性，克服反馈抑制，从而实现氨基酸（如赖氨酸）的过量生产（Wang et al., 2019）[30]。此外，碱基编辑还被应用于工业微生物的遗传改造，例如枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）、酵母（Saccharomyces cerevisiae）、黄油酵母（Yarrowia lipolytica）和黑曲霉（Aspergillus niger）等，这些微生物在生物制造和生物合成中具有重要应用（Zheng et al., 2025）[5]。

在微生物基因组工程中，碱基编辑技术的优势在于其操作简便、靶向特异性强和编辑效率高。例如，研究者们通过使用不同的Cas9变体，扩大了细菌基因组编辑的靶向范围，使得在代谢工程中的应用更加广泛（Wang et al., 2021）[31]。碱基编辑的引入使得在非模式微生物中的基因工程变得更加可行，这些微生物往往具有独特的代谢途径，能够在合成生物学中发挥重要作用（Li et al., 2022）[32]。

总之，碱基编辑技术为微生物代谢工程提供了一种高效、精准的工具，能够在优化代谢途径、提高目标产物的产量和开发新型微生物产品方面发挥重要作用。随着技术的不断进步，预计其在合成生物学和工业微生物的应用将进一步扩大。

6.2 新型生物制品的开发 ​

碱基编辑技术作为一种新兴的基因编辑工具，近年来在微生物工程领域得到了广泛的应用。该技术基于CRISPR/Cas系统，能够实现精准的单碱基修改，而无需引发双链DNA断裂（DSB）。这一特性使得碱基编辑在微生物基因组工程中具有显著的优势，尤其是在开发新型生物制品方面。

在微生物工程中，碱基编辑被用于多种工业微生物的基因组改造。例如，研究表明，碱基编辑技术可以高效地应用于大肠杆菌、酵母菌、芽孢杆菌、谷氨酸棒杆菌等微生物，进而优化其代谢途径，以提高生物制品的产量和质量[5]。具体而言，通过碱基编辑，可以实现对微生物基因组中关键酶的精准修改，从而提升其对底物的转化效率和对环境压力的耐受性。

此外，碱基编辑技术的优化策略也在不断发展，这些策略包括对碱基编辑器核心组件的工程改造，以及采用不同的组装方法，以提高编辑效率和特异性[33]。通过这些优化，碱基编辑器的应用范围得到了显著扩展，使得在工业微生物中构建高效的代谢通路成为可能。

在新型生物制品的开发方面，碱基编辑可以用于生产多种重要的生物化合物，如氨基酸、酶、抗生素和其他代谢产物。研究者们已经利用碱基编辑技术在微生物中实现了对代谢途径的精准调控，进而促进了目标生物制品的合成。例如，通过对相关基因的精确修改，可以显著提高氨基酸的产量，这对于食品和饲料工业具有重要意义[34]。

综上所述，碱基编辑技术在微生物工程中的应用，不仅推动了新型生物制品的开发，也为合成生物学和工业微生物的转化潜力提供了新的工具和思路。这一技术的持续进步将进一步促进生物技术的创新和应用，助力可持续发展目标的实现。

7 总结 ​

碱基编辑技术在基因编辑领域的快速发展，为生物医学、农业和微生物工程等多个领域带来了深远的影响。主要发现包括碱基编辑能够高效、精准地修复遗传疾病相关的单核苷酸突变，推动了基因治疗的进展。在癌症研究中，碱基编辑技术不仅可以构建肿瘤模型，还能够直接修复癌症相关基因的突变，展现出其在个性化治疗中的潜力。在农业方面，碱基编辑技术则被应用于作物的遗传改良和抗病性增强，促进了可持续农业的发展。此外，碱基编辑在微生物代谢工程中的应用也在不断扩展，助力新型生物制品的开发。尽管碱基编辑技术的应用前景广阔，但仍需解决编辑特异性、交付方式优化及潜在脱靶效应等挑战。未来的研究方向应集中在提高编辑效率、扩大靶向范围以及临床应用的验证上，以进一步推动碱基编辑技术的广泛应用。

参考文献 ​

  • [1] Yanhui Liang;Fangbing Chen;Kepin Wang;Liangxue Lai. Base editors: development and applications in biomedicine.. Frontiers of medicine(IF=3.5). 2023. PMID:37434066. DOI: 10.1007/s11684-023-1013-y.
  • [2] Bei Yang;Li Yang;Jia Chen. Development and Application of Base Editors.. The CRISPR journal(IF=4.0). 2019. PMID:30998092. DOI: 10.1089/crispr.2019.0001.
  • [3] Li Yang;Jing Tang;Xuelei Ma;Yuan Lin;Guorong Ma;Minghai Shan;Libin Wang;Yanhui Yang. Progression and application of CRISPR-Cas genomic editors.. Methods (San Diego, Calif.)(IF=4.3). 2021. PMID:33774156. DOI: 10.1016/j.ymeth.2021.03.013.
  • [4] Lu Huang;Chao Yang;Yan Chen;Han Deng;Zhi Liao;Hongtao Xiao. CRISPR-Mediated Base Editing: Promises and Challenges for a Viable Oncotherapy Strategy.. Human gene therapy(IF=4.0). 2023. PMID:37276175. DOI: 10.1089/hum.2023.045.
  • [5] Yi Zheng;Fei Du;Yiwen Hang;Wang Ma;Guang Yang;Na Wu;Xiaoman Sun. Recent Advances in Genome Base Editing Technology and Its Applications in Industrial Microorganism.. Biotechnology journal(IF=3.1). 2025. PMID:40490981. DOI: 10.1002/biot.70052.
  • [6] Gregory A Newby;David R Liu. In vivo somatic cell base editing and prime editing.. Molecular therapy : the journal of the American Society of Gene Therapy(IF=12.0). 2021. PMID:34509669. DOI: 10.1016/j.ymthe.2021.09.002.
  • [7] Roy Rabinowitz;Shiran Abadi;Shiri Almog;Daniel Offen. Prediction of synonymous corrections by the BE-FF computational tool expands the targeting scope of base editing.. Nucleic acids research(IF=13.1). 2020. PMID:32255179. DOI: 10.1093/nar/gkaa215.
  • [8] Elizabeth M Porto;Alexis C Komor. In the business of base editors: Evolution from bench to bedside.. PLoS biology(IF=7.2). 2023. PMID:37043430. DOI: 10.1371/journal.pbio.3002071.
  • [9] Fang Xu;Caiyan Zheng;Weihui Xu;Shiyao Zhang;Shanshan Liu;Xiaopeng Chen;Kai Yao. Breaking genetic shackles: The advance of base editing in genetic disorder treatment.. Frontiers in pharmacology(IF=4.8). 2024. PMID:38510648. DOI: 10.3389/fphar.2024.1364135.
  • [10] Xuefei Yang;Ping Zhu;Jinshan Gui. Advancements of CRISPR-Mediated Base Editing in Crops and Potential Applications in Populus.. International journal of molecular sciences(IF=4.9). 2024. PMID:39125884. DOI: 10.3390/ijms25158314.
  • [11] Tony P Huang;Gregory A Newby;David R Liu. Precision genome editing using cytosine and adenine base editors in mammalian cells.. Nature protocols(IF=16.0). 2021. PMID:33462442. DOI: 10.1038/s41596-020-00450-9.
  • [12] Junhui Zhou;Dongdong Li;Guoming Wang;Fuxi Wang;Merixia Kunjal;Dirk Joldersma;Zhongchi Liu. Application and future perspective of CRISPR/Cas9 genome editing in fruit crops.. Journal of integrative plant biology(IF=9.3). 2020. PMID:30791200. DOI: 10.1111/jipb.12793.
  • [13] Yuwen Liu;Chao Li;Yiren Qiu;Sihong Chen;Yijun Luo;Donghua Xiong;Jun Zhao;Jianmin Ye;Xuegeng Wang;Wei Qin;Fang Liang. Base editors in zebrafish: a new era for functional genomics and disease modeling.. Frontiers in genome editing(IF=4.4). 2025. PMID:40469890. DOI: 10.3389/fgeed.2025.1598887.
  • [14] Jing Zeng;Yuxuan Wu;Chunyan Ren;Jasmine Bonanno;Anne H Shen;Devlin Shea;Jason M Gehrke;Kendell Clement;Kevin Luk;Qiuming Yao;Rachel Kim;Scot A Wolfe;John P Manis;Luca Pinello;J Keith Joung;Daniel E Bauer. Therapeutic base editing of human hematopoietic stem cells.. Nature medicine(IF=50.0). 2020. PMID:32284612. DOI: 10.1038/s41591-020-0790-y.
  • [15] Kutubuddin A Molla;Yinong Yang. CRISPR/Cas-Mediated Base Editing: Technical Considerations and Practical Applications.. Trends in biotechnology(IF=14.9). 2019. PMID:30995964. DOI: 10.1016/j.tibtech.2019.03.008.
  • [16] Ariel Dadush;Rona Merdler-Rabinowicz;David Gorelik;Ariel Feiglin;Ilana Buchumenski;Lipika R Pal;Shay Ben-Aroya;Eytan Ruppin;Erez Y Levanon. DNA and RNA base editors can correct the majority of pathogenic single nucleotide variants.. NPJ genomic medicine(IF=4.8). 2024. PMID:38409211. DOI: 10.1038/s41525-024-00397-w.
  • [17] Vasiliy V Reshetnikov;Angelina V Chirinskaite;Julia V Sopova;Roman A Ivanov;Elena I Leonova. Translational potential of base-editing tools for gene therapy of monogenic diseases.. Frontiers in bioengineering and biotechnology(IF=4.8). 2022. PMID:36032737. DOI: 10.3389/fbioe.2022.942440.
  • [18] Panagiotis Antoniou;Annarita Miccio;Mégane Brusson. Base and Prime Editing Technologies for Blood Disorders.. Frontiers in genome editing(IF=4.4). 2021. PMID:34713251. DOI: 10.3389/fgeed.2021.618406.
  • [19] Lei Yang;Liren Wang;Yanan Huo;Xi Chen;Shuming Yin;Yaqiang Hu;Xiaohui Zhang;Rui Zheng;Hongquan Geng;Honghui Han;Xueyun Ma;Meizhen Liu;Haibo Li;Weishi Yu;Mingyao Liu;Jun Wang;Dali Li. Amelioration of an Inherited Metabolic Liver Disease through Creation of a De Novo Start Codon by Cytidine Base Editing.. Molecular therapy : the journal of the American Society of Gene Therapy(IF=12.0). 2020. PMID:32413280. DOI: 10.1016/j.ymthe.2020.05.001.
  • [20] Juliana Popovitz;Rohit Sharma;Reyhane Hoshyar;Beob Soo Kim;Niren Murthy;Kunwoo Lee. Gene editing therapeutics based on mRNA delivery.. Advanced drug delivery reviews(IF=17.6). 2023. PMID:37516409. DOI: 10.1016/j.addr.2023.115026.
  • [21] Pankaj Garg;Gargi Singhal;Siddhika Pareek;Prakash Kulkarni;David Horne;Aritro Nath;Ravi Salgia;Sharad S Singhal. Unveiling the potential of gene editing techniques in revolutionizing Cancer treatment: A comprehensive overview.. Biochimica et biophysica acta. Reviews on cancer(IF=8.3). 2025. PMID:39638158. DOI: 10.1016/j.bbcan.2024.189233.
  • [22] Grace A Johnson;Samuel I Gould;Francisco J Sánchez-Rivera. Deconstructing cancer with precision genome editing.. Biochemical Society transactions(IF=4.3). 2024. PMID:38629716. DOI: 10.1042/BST20230984.
  • [23] Martin Pal;Marco J Herold. CRISPR base editing applications for identifying cancer-driving mutations.. Biochemical Society transactions(IF=4.3). 2021. PMID:33449100. DOI: 10.1042/BST20200550.
  • [24] Maarten H Geurts;Shashank Gandhi;Matteo G Boretto;Ninouk Akkerman;Lucca L M Derks;Gijs van Son;Martina Celotti;Sarina Harshuk-Shabso;Flavia Peci;Harry Begthel;Delilah Hendriks;Paul Schürmann;Amanda Andersson-Rolf;Susana M Chuva de Sousa Lopes;Johan H van Es;Ruben van Boxtel;Hans Clevers. One-step generation of tumor models by base editor multiplexing in adult stem cell-derived organoids.. Nature communications(IF=15.7). 2023. PMID:37591832. DOI: 10.1038/s41467-023-40701-3.
  • [25] Francisco J Sánchez-Rivera;Bianca J Diaz;Edward R Kastenhuber;Henri Schmidt;Alyna Katti;Margaret Kennedy;Vincent Tem;Yu-Jui Ho;Josef Leibold;Stella V Paffenholz;Francisco M Barriga;Kevan Chu;Sukanya Goswami;Alexandra N Wuest;Janelle M Simon;Kaloyan M Tsanov;Debyani Chakravarty;Hongxin Zhang;Christina S Leslie;Scott W Lowe;Lukas E Dow. Base editing sensor libraries for high-throughput engineering and functional analysis of cancer-associated single nucleotide variants.. Nature biotechnology(IF=41.7). 2022. PMID:35165384. DOI: 10.1038/s41587-021-01172-3.
  • [26] Pascal Wang;Rituparno Sen;Frank Buchholz;Shady Sayed. A base editing platform for the correction of cancer driver mutations unmasks conserved p53 transcription programs.. Genome biology(IF=9.4). 2025. PMID:40696461. DOI: 10.1186/s13059-025-03667-7.
  • [27] Hao Peng;Jiajun Li;Kehui Sun;Huali Tang;Weihong Huang;Xi Li;Surong Wang;Ke Ding;Zhiyang Han;Zhikun Li;Le Xu;Ke Wang. Advances and Applications of Plant Base Editing Technologies.. International journal of molecular sciences(IF=4.9). 2025. PMID:41096720. DOI: 10.3390/ijms26199452.
  • [28] V Edwin Hillary;S Antony Ceasar. CRISPR/Cas system-mediated base editing in crops: recent developments and future prospects.. Plant cell reports(IF=4.5). 2024. PMID:39453560. DOI: 10.1007/s00299-024-03346-0.
  • [29] Mawuli K Azameti;Wadzani Palnam Dauda. Base Editing in Plants: Applications, Challenges, and Future Prospects.. Frontiers in plant science(IF=4.8). 2021. PMID:34386023. DOI: 10.3389/fpls.2021.664997.
  • [30] Yu Wang;Ye Liu;Junwei Li;Yi Yang;Xiaomeng Ni;Haijiao Cheng;Teng Huang;Yanmei Guo;Hongwu Ma;Ping Zheng;Meng Wang;Jibin Sun;Yanhe Ma. Expanding targeting scope, editing window, and base transition capability of base editing in Corynebacterium glutamicum.. Biotechnology and bioengineering(IF=3.6). 2019. PMID:31317533. DOI: 10.1002/bit.27121.
  • [31] Yu Wang;Ye Liu;Ping Zheng;Jibin Sun;Meng Wang. Microbial Base Editing: A Powerful Emerging Technology for Microbial Genome Engineering.. Trends in biotechnology(IF=14.9). 2021. PMID:32680590. DOI: 10.1016/j.tibtech.2020.06.010.
  • [32] Mengyuan Li;Yi-Xin Huo;Shuyuan Guo. CRISPR-Mediated Base Editing: From Precise Point Mutation to Genome-Wide Engineering in Nonmodel Microbes.. Biology(IF=3.5). 2022. PMID:35453770. DOI: 10.3390/biology11040571.
  • [33] Ke Li;Ling-Yun Qin;Zi-Xu Zhang;Chun-Xiao Yan;Yang Gu;Xiao-Man Sun;He Huang. Powerful Microbial Base-Editing Toolbox: From Optimization Strategies to Versatile Applications.. ACS synthetic biology(IF=3.9). 2023. PMID:37224027. DOI: 10.1021/acssynbio.3c00141.
  • [34] François M Seys;Christopher M Humphreys;Claudio Tomi-Andrino;Qi Li;Thomas Millat;Sheng Yang;Nigel P Minton. Base editing enables duplex point mutagenesis in Clostridium autoethanogenum at the price of numerous off-target mutations.. Frontiers in bioengineering and biotechnology(IF=4.8). 2023. PMID:37496853. DOI: 10.3389/fbioe.2023.1211197.

麦伴智能科研服务 ​

在麦伴科研 (maltsci.com) 搜索更多文献 ​

碱基编辑 · 基因治疗 · 遗传疾病 · 癌症研究 · 农业改良

© 2025 MaltSci 麦伴科研