近年来，随着CRISPR技术的发展，科学家们致力于开发超紧凑型CRISPR系统，这些系统的大小仅为Cas9的一小部分，旨在提高基因编辑的精确度，并实现对难以触及组织的体内基因编辑。
自从Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier发现CRISPR/Cas9以来，已经过去了十多年。2023年12月，Vertex Pharmaceuticals和CRISPR Therapeutics的Casgevy成为首个获得FDA批准的基于基因编辑技术的疗法。然而，尽管Cas9酶是一种强大的基因编辑工具，但其较大的尺寸限制了其应用，尤其是在需要通过腺相关病毒（AAV）传递遗传物质到宿主细胞的场景中。Casgevy的使用流程繁琐，涉及细胞提取、实验室编辑和重新注入患者体内，这一过程耗时、低效且成本高昂。
斯坦福大学的生物工程副教授、CRISPR专利的共同发明人Stanley Qi认为，小型化的CRISPR系统在体内应用中更具优势。他在斯坦福大学实验室开发的CasMINI，是一种经过改良的Cas12f，尺寸不到Cas9的一半，并已授权给表观遗传编辑初创公司Epic Bio用于人类基因编辑。Qi表示，CasMINI的尺寸足够小，可以轻松装入一个AAV中，从而提高传递效率。
除了CasMINI外，Jennifer Doudna也是Mammoth Biosciences和Scribe Therapeutics的联合创始人，这两家公司也在致力于克服Cas9在体内使用中的限制。
在解决基因编辑的传递挑战方面，Mammoth Biosciences的CEO Trevor Martin表示，该公司开发的超紧凑型CRISPR系统只有Cas9的三分之一大小，能够实现对难以触及组织的体内基因编辑。Martin指出，传递是当前最大的难题，Casgevy的批准虽然是一个重要的里程碑，但它是一种体外编辑技术。下一步的重点将是解决需要系统性注射的基因疾病，超紧凑型系统有望在这方面发挥变革性作用。
Mammoth的小型CRISPR系统不仅可以应用于核酸酶，还能用于双链断裂以外的新模式，如碱基编辑、反转录酶编辑和表观遗传编辑。其NanoCas和CasPhi核酸酶的紧凑尺寸克服了传统蛋白质（如Cas9）在病毒和非病毒传递方面的限制。2024年4月，Mammoth与Regeneron Pharmaceuticals宣布合作，研究、开发和商业化体内CRISPR基因编辑疗法，旨在将基因编辑技术传递到肝脏以外的组织中。
此外，Mammoth还与拜耳和Vertex合作，利用其CRISPR系统开发针对多种疾病的体内基因编辑疗法。
Mammoth认为，其超紧凑型CRISPR系统可以装入AAV中，并能够更容易、更精确地传递，避免离靶效应，这是传统技术所不具备的优势。尤其是在治疗常染色体显性疾病方面，这些系统能够克服Cas9及其他传统技术在特异性方面的局限性。
Scribe Therapeutics的CEO Benjamin Oakes表示，该公司开发的基因编辑工具具有高效、强效和高度特异性的特点，与Cas9有显著不同。Scribe使用的CasX酶比Cas9更小，适合通过单一AAV传递，并且还能容纳多重单导向RNA。Scribe正利用数据驱动的工程方法“按需设计CRISPR”，以实现与Cas9不同的基因编辑结果，包括改变PAM特异性，以更有针对性地编辑治疗重要的位点。
Scribe正在与Biogen合作开发针对肌萎缩侧索硬化症的CRISPR疗法，并与Sanofi合作，开发用于治疗肿瘤和其他基因疾病的体外和体内细胞疗法。这些合作有望推动CRISPR技术在基因治疗中的进一步应用和发展。
这篇文章总结了CRISPR技术的最新进展，尤其是超紧凑型系统在基因编辑中的潜力和应用前景。这些技术不仅有望提高基因编辑的效率和安全性，还可能在未来为治疗多种遗传疾病提供新的解决方案。
编辑：王洪
排版：李丽
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