Epi™ PEmax先導編輯工具
項目簡介
傳統基因編輯技術（如CRISPR-Cas9）依賴切斷DNA雙鏈進行編輯。這種“切割-修複”模式如同創傷性手術，不僅效率受限，還會引入不可預知的突變，帶來不確定性與潛在風險。
先導編輯（Prime Editing,PE）則開創了全新的基因編輯範式。Epi™ PEmax無需切斷DNA雙鏈，卻能像“分子尺筆”一般，直接精準地實現堿基替換、插入或刪除。該方法從源頭上避免了DNA斷裂的副作用，使編輯結果更純淨、安全，尤其在iPS細胞、原代細胞等難編輯類型中優勢顯著，可為您提供基因型更明確、更可靠的細胞模型。
PE原理示意圖[1]
機製原理
先導編輯是一種高效的基因編輯方法，它巧妙結合了Cas9蛋白和逆轉錄酶，通過pegRNA（先導編輯引導RNA）精準改寫DNA序列，而不需切割雙鏈。
PE技術流程（via：Wellcome Sanger Institute）
流程：Cas9蛋白在pegRNA指引下鎖定目標DNA，產生單鏈切口，暴露3'末端。隨後，pegRNA的引物結合位點與切口退火，逆轉錄酶以此為起點，根據pegRNA模板合成包含編輯內容的新DNA鏈。最後，通過細胞天然修複機製，新序列整合進基因組，實現堿基替換、插入或刪除。通過加入MLH1dn，從而抑製MMR，可以有效保護並固定先導編輯的產物，進而有效提升編輯效率。
這一機製如同精準的基因編輯器，指哪打哪，避免了傳統方法的隨機錯誤，編輯效率高、安全性強，適用於多種細胞類型。
產品規格
核心優勢
我們的先導編輯技術，基於經典係統，對核心的Cas9蛋白與逆轉錄酶進行了優化，從而實現了對目標序列更高精確的改寫：
1. 卓越精確度：
通過專有pegRNA設計算法，可以將編輯成功率提升至傳統方法的2.6倍以上，並大幅度降低副產物，確保結果高度可預測[2]。
2. 廣泛編輯能力：
支持12種單堿基轉換、小片段插入/刪除（1-30 bp），適用於複雜基因組區域。
3. 增強編輯能力：
通過優化MLH1dn抑製機製，能夠有效地提高編輯效率[1]。
1.模型構建：在iPSC中引入疾病突變，創建個性化疾病模型，用於機製探索。
2.功能研究：精確修改蛋白質域，驗證氨基酸位點的作用，如信號通路調控。
3.調控元件分析：編輯非編碼區（如增強子），量化對轉錄的影響，支持表觀遺傳學研究。
4.藥物開發：生成穩定細胞株，進行高通量篩選，加速靶點驗證。
應用場景
Epi™ PEmax的二代測序結果基因組比對
A:
基因名稱：RNF2
編輯類型：插入TAC
編輯效率檢測：RNF2基因插入TAC堿基的編輯成功率可達54.69%
B:
基因名稱：HEK3
編輯類型：插入CTT
編輯效率檢測：HEK3基因插入CTT堿基的編輯成功率可達58.6%
C:
基因名稱：CXCR4
編輯類型：單堿基G替換C
編輯效率檢測：CXCR4基因單堿基G替換C的編輯成功率可達59.36%
Epi™ PEmax實測數據
文章使用先導編輯技術的目的是通過精準編輯基因組中的冗餘tRNA基因，將其永久轉化為高效抑製性tRNA（sup-tRNA），從而通讀由無義突變引起的多種遺傳病的提前終止密碼子，實現一種療法治療多種疾病的“疾病無關性”策略。
相關研究案例
1.通用基因編輯療法：
《Nature》：應用先導編輯安裝抑製性tRNA實現疾病無關性的基因組編輯[3]
在Batten病、Tay-Sachs病及Hurler綜合征小鼠模型等多種疾病背景下，成功恢複了20%-70%的酶活性或全長蛋白表達，幾乎完全逆轉了疾病相關的病理積累，且全基因組範圍未檢測到脫靶效應，證明了其高效性與安全性。
這項研究使用先導編輯技術去係統性地識別並解決腺相關病毒（AAV）體內遞送先導編輯器的瓶頸（如蛋白質表達量、pegRNA穩定性和DNA修複），開發出新型的雙AAV載體係統（v3em PE-AAV），以實現對成年小鼠重要器官的高效基因編輯。
2.體內遞送優化
《Nat Biotechnol》：應用雙AAV係統實現小鼠多器官高效先導編輯[4]
優化後的雙AAV係統（v3em PE-AAV）在肝髒中實現了46%的編輯效率，在心髒中的效率也提升至9.1%。研究進一步應用此係統，成功在體內安裝了與阿爾茨海默病（APOE Christchur ch突變）和冠狀動脈疾病（Pcsk9保護性突變）相關的基因突變，且全基因組範圍分析未檢測到脫靶編輯，證明了其高效性與安全性。
作者分析人類癌症基因組數據，旨在量化PE相較於堿基編輯（BE）在模擬癌症相關突變方麵的理論優勢，結果顯示PE理論上能覆蓋絕大多數（>95%）的突變類型，特別是在鼠類中保守的編碼區突變。
3.基因編輯動物模型
《Nat Biotechnol》：構建條件性表達先導編輯器的小鼠模型以在體內模擬廣泛的體細胞突變[5]
通過構建並驗證一種Cre誘導型Rosa26-PE2基因敲入小鼠模型，旨在建立一個無需外源遞送大分子編輯器的體內多功能編輯平台，結果證實該模型能在多種原代細胞、類器官及小鼠肝髒中實現高效、精確的基因編輯。此外，還通過體外PE精確安裝了與癌症相關的Kras和Trp53突變，目的是驗證該模型對特定功能突變的編輯能力與純度，結果顯示編輯效率高、副產物少，且突變具有預期的生物學效應（如藥物敏感性）。
參考文獻
[1]Doma, Jordan L et al. “Designing and executing prime editing experiments in mammalian cells.” Nature protocols vol. 17,11 (2022): 2431-2468.
[2]Anzalone, Andrew V et al. “Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor DNA.” Nature vol. 576,7785 (2019): 149-157.
[3]Pierce SE, Erwood S, Oye K, et al. Prime editing-installed suppressor tRNAs for disease-agnostic genome editing. Nature. 2025;648(8092):191-202.
[4]Davis JR, Banskota S, Levy JM, et al. Efficient prime editing in mouse brain, liver and heart with dual AAVs. Nat Biotechnol. 2024;42(2):253-264.[5]Ely ZA, Mathey-Andrews N, Naranjo S, et al. A prime editor mouse to model a broad spectrum of somatic mutations in vivo. Nat Biotechnol. 2024;42(3):424-436.