基因编辑技术近年来取得了长足的发展，其中CRISPR技术作为一种革命性工具，已被广泛应用于各类基因操作。然而，CRISPR系统中的核心蛋白，如Cas9和Cas12，尽管具有效率高、适用范围广等优势，但其较大的分子体积限制了在某些应用中的灵活性和有效性。针对这一问题，科学家们一直在探索更为紧凑、高效的基因编辑工具。近日，《Nature Methods》发表了一项来自苏黎世大学的关于TnpB系统的最新研究，该系统不仅体积小巧，而且具备强大的基因编辑能力，为基因编辑技术带来了新突破。

首先，研究团队通过对TnpB的密码子和核定位信号（NLS）进行优化，开发出了一个新版本的TnpB，称为TnpBmax。这一优化版本大幅提升了在哺乳动物细胞中的基因编辑效率，平均提高了4.4倍。

文章指出，在TnpB系统中，有两大限制其效率的因素，针对这两个方向，研究人员分别给出不同的解决方法。

ωRNA的设计是决定编辑效率的关键。研究团队通过建立一个包含11,188个靶标位点的实验库，详细分析了ωRNA的设计原则，发现TnpBmax偏好靶向嘌呤（A和G）富集的序列，尤其是ωRNA的前12个碱基，不能容许任何错配。这种设计会使ωRNA具有高度的靶向特异性，有助于减少脱靶效应，提高基因编辑的安全性。

对TAM（靶标相邻基序）的依赖会限制系统的靶向范围，为了克服这一限制，研究团队在TnpB的K76位点引入了突变，并生成了多个能够识别非典型TAM序列的TnpB变体。其中，TnpBmax^K76A表现出对TAM序列5’-TTtAT的高度识别能力。通过这一突变，研究人员成功地将TnpB的靶标范围从原本的5’-TTGAT拓展到了5’-TYKAT，该基序在基因组中出现的频率比TTGAT高出四倍，大大增强了TnpB的应用灵活性。

小巧的体积使得TnpB和ωRNA可以被同时装载到AAV（腺相关病毒）载体中，实现体内基因编辑。研究人员通过在小鼠体内实验发现，使用AAV递送TnpBmax可以实现高达75.3%的基因编辑效率，特别是在小鼠的肝脏和大脑中表现出优异的编辑效果。这一结果表明，TnpB系统不仅在体外实验中表现出色，还具备极大的体内应用潜力。

TnpB系统作为一款超紧凑的基因编辑工具，具备高效、特异性强、靶向范围广等优点，特别是在体内基因编辑中的应用前景广阔。特别值得一提的是，为了简化ωRNA的设计难度，研究团队开发了一款深度学习模型TEEP，为TnpB的设计和应用提供了更为精准的工具，显著减少实验成本和时间。

这篇论文的研究标志着基因编辑技术的又一次重要突破，为未来在基因治疗、疾病研究等领域的应用奠定了坚实基础。欢迎通过下方链接阅读原文。