摘要：Systematic high-throughput evaluation reveals FrCas9's superior specificity and efficiency for therapeutic genome editing。该研究对FrCa
近日，Science Advances发表了武汉大学中南医院胡争教授团队领衔的重要研究成果，题为
Systematic high-throughput evaluation reveals FrCas9's superior specificity and efficiency for therapeutic genome editing。该研究对FrCas9在细胞和基因疗法 (CGT) 应用中的性能进行了系统性评估，并与SpCas9和OpenCRISPR-1进行了全面比较，揭示了FrCas9作为基因编辑工具具有显著的特异性和效率优势。胡争教授团队早在2022年就在
Nature Communications上首次报道了源自Faecalibaculum rodentium的FrCas9系统。在本次研究中，团队进一步深入探索了FrCas9的治疗潜力，特别是在降低基因编辑脱靶效应方面的优势，这一直是限制CRISPR-Cas9系统临床应用的关键障碍。研究团队采用多种高通量技术对FrCas9进行了全面评估。通过AID-seq分析了1825个FrCas9位点和1819个SpCas9与OpenCRISPR-1位点，结果显示FrCas9在靶向活性和特异性方面均表现出色：平均每个位点的靶向读数为734.07，显著高于SpCas9的327.75和OpenCRISPR-1的652.03；同时平均脱靶位点数量仅为9.7个，远低于SpCas9的117.62和OpenCRISPR-1的76.72。这一结果证明FrCas9兼具高效率与高特异性的特点。
为进一步增强FrCas9的性能，团队创新性地开发了TREX2-FrCas9融合蛋白。这一优化不仅提高了编辑效率，更重要的是显著降低了染色体易位率，从2.73%降至0.43%，减少了6.35倍。在BCL11A增强子位点的CD34+造血干细胞验证实验中，TREX2-FrCas9实现了62.56%的编辑效率（相比SpCas9的43.28%），同时染色体易位率降低了6.2倍，近距离倒位率减少了22.8倍，显著提高了基因编辑的安全性。
研究团队还针对21个CGT相关基因设计了1983个sgRNA，通过高通量筛选评估了FrCas9在多个治疗相关基因上的表现。在63个经GUIDE-seq验证的最佳sgRNA中，有34个 (54%) 没有显示任何可检测的脱靶位点，16个只有1个低频脱靶位点，进一步证实了FrCas9作为基因治疗工具的安全性优势。
本研究不仅证实了团队先前发现的FrCas9系统的优异特性，还通过系统评估和优化，揭示了其在治疗性基因编辑中的巨大潜力。特别是TREX2-FrCas9融合蛋白显著降低了基因组不稳定性风险，为开发更安全的基因治疗策略提供了新的选择。FrCas9的NNTA PAM特异性在AT富集区域具有天然优势，这可能是其降低脱靶效应的关键机制。
这项工作不仅拓展了胡争教授团队在基因编辑领域的研究成果，更为解决基因编辑的安全性和有效性问题提供了创新方案。随着基因疗法在临床中的快速发展，高特异性的基因编辑工具将发挥越来越重要的作用，FrCas9系统有望推动更多安全高效的基因疗法进入临床应用。
田瑞、田训、阳梅英、宋毓平为论文共同第一作者。周萍、韩志强和胡争为论文的共同通讯作者。
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来源：白兔讲科学
