Mol Ther | 马涵慧团队开发长时程基因沉默的微型表观编辑器

基因表达的精准调控对于维持细胞正常功能和生物体稳态至关重要。近年来， CRISPR 技术的发展为基因组和表观基因组调控提供了新的工具。与传统基因编辑不同，表观遗传编辑可以在不改变 DNA 序列的情况下，通过调控 DNA 甲基化和组蛋白修饰实现基因表达调控【1】。然而，传统 CRISPRi 通常需要编辑器持续存在才能维持基因沉默，而具有长时程抑制能力的 CRISPRoff 系统又存在分子尺寸大的问题【2】。因此，如何兼顾编辑器尺寸、编辑效率和基因沉默的持久性，仍是表观遗传编辑领域的重要问题。

鉴于 小型化 、 长时程表观遗传编辑工具 的广泛应用前景 ， 2026 年 9 月，上海科技大学马涵慧团队在Molecular Therapy杂志上发表了题为Optimization of AsCas12f1-Mediated Long-Term Gene Repression的研究。研究人员通过筛选和优化微型CRISPR蛋白AsCas12f1，建立了高效的微型CRISPRi系统命名为AminiCRi，并进一步结合KRAB、DNMT3A和DNMT3L等表观遗传调控元件，开发了微型长时程表观遗传编辑器AminiCRoff。研究发现，AminiCRoff能够在短暂表达后实现靶基因的持续性沉默，丰富了表观遗传编辑的工具包。

研究人员首先对多种微型 CRISPR 蛋白进行筛选，并通过优化 AsCas12f1 及其 sgRNA 结构提高基因抑制效率。进一步通过蛋白工程获得 AsCas12f1-V8.1 ，并与 KRAB 融合构建 AminiCRi 。 AminiCRi 在多个内源基因上表现出与传统 dSpCas9-KRAB 相近 或更优 的基因抑制效果，表明微型 Cas 蛋白可以作为高效的 基因沉默 平台。

随后，研究人员将 AsCas12f1-V8.1 与 DNMT3A 、 DNMT3L 和 KRAB 结合，构建了 AminiCRoff 。与传统 CRISPRi 不同， AminiCRoff 能够同时诱导 DNA 甲基化 （ 5mC ） 和 组蛋白甲基化（ H3K9me3 ） ， 可以通过 编辑器 的瞬时 表达 实现长时程的 基 因沉默。以 H2B 基因为例，短暂表达 AminiCRoff 后， H 2B 基因的 启动 子区域保持高水平的 DNA 甲基化 ，而 H 2B 表达水平维持在基线水平的约 30% ， 可 持续 50 天 以上。 在多个内源基因和不同细胞模型中验证发现， AminiCRoff 均能够实现持续性的 内源 基因抑制。

为了探索 AminiCRoff 在疾病相关基因调控中的应用，研究人员进一步将其用于 多拷贝的原癌基因 MYC 的表观遗传抑制。在 COLO320-DM 结直肠癌细胞中， MYC 与 PVT1 发生显着的共扩增（ Co-amplification ），并且在染色体外 DNA （ ecDNA ）上形成了独特的 PVT1-MYC 基因融合 ，使 M YC 变成过表达 状 态 。通过 AminiCRoff 靶向 PVT1 启动子， 可以高效、长时间抑制 MYC 表达，进一步抑制肿瘤细胞生长。这些结果表明， AminiCRoff 不仅能够实现长时程基因沉默，也 在 调控疾病相关基因的潜在应用价值。

值得注意的是，相较于传统 CRISPRoff 系统， AminiCRoff 具有更加紧凑的分子尺寸， 可以包装在单个 A AV 里，大大提高抑制效率。 表观遗传编辑能够在不改变 DNA 序列的情况下调控基因表达，而长时程编辑能力则进一步减少了对编辑器持续表达的依赖。因此，这种小型化、可编程且具有长时程调控能力的表观遗传编辑策略，有望拓展至更多细胞工程和疾病研究场景。例如，在干细胞研究中，可利用表观遗传编辑对细胞命运和分化相关基因进行持续调控；在免疫细胞治疗领域，也有望用于调节 T 细胞、 NK 细胞等免疫细胞的功能状态，为细胞功能优化和持久性调控提供新的工具。

当然， AminiCRoff 目前仍需要在更多细胞类型及体内模型中进行验证，其长期稳定性、不同靶位点的编辑效果以及递送效率等问题也有待进一步研究。总的来说，该研究通过系统筛选和工程优化微型 CRISPR 蛋白 AsCas12f1 ，开发了能够实现长时程基因沉默的 AminiCRoff 。并在多个基因和细胞模型中得到验证。同时，针对 MYC 相关调控区域的研究进一步展示了其在疾病相关基因调控中的应用潜力。这项研究为开发兼具小型化、可编程和长时程调控能力的表观遗传编辑工具提供了新的策略，也为表观遗传编辑进一步赋能干细胞工程、免疫细胞工程及基因治疗等领域提供了新的可能。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2026.09.001

制版人：十一

参考文献

1. Gilbert, Luke A., Larson, Matthew H., Morsut, L., Liu, Z., Brar, Gloria A., Torres, Sandra E., Stern-Ginossar, N., Brandman, O., Whitehead, Evan H., Doudna, Jennifer A., Lim, Wendell A., et al. (2013). CRISPR-Mediated Modular RNA-Guided Regulation of Transcription in Eukaryotes.Cell154 , 442–451. https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.06.044 .

2. Nuñez, J.K., Chen, J., Pommier, G.C., Cogan, J.Z., Replogle, J.M., Adriaens, C., Ramadoss, G.N., Shi, Q., Hung, K.L., Samelson, A.J., Pogson, A.N., et al. (2021). Genome-wide programmable transcriptional memory by CRISPR-based epigenome editing.Cell184 , 2503–2519.e2517. 10.1016/j.cell.2021.03.025.

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