人类遗传疾病的致病突变大多源于单核苷酸变异。单碱基编辑器，包括胞嘧啶碱基编辑器 (CBEs) 和腺嘌呤碱基编辑器 (ABEs)，可以实现C-G到T-A和A-T到G-C的精确转换，为人类遗传疾病的精准模拟和治疗带来了新的希望。然而，单碱基编辑技术在斑马鱼中的应用持续面临编辑效率低、编辑窗口窄等挑战。鉴于斑马鱼在模拟人类疾病研究中的独特优势，开发一种既具有高编辑活性又能覆盖更广泛编辑位点的单碱基编辑工具，对于斑马鱼模型研究尤为重要。

2024年10月18日，Journal of Genetics and Genomics在线发表华东师范大学生命科学学院钟涛教授团队题为“Improving precision base editing of the zebrafish genome by Rad51DBD-incorporated single-base editors”的研究论文。该研究构建了带有单链DNA结合蛋白Rad51DBD的超高活性胞嘧啶碱基编辑器zhyA3A-CBE5，在斑马鱼中展示出更强的C-T编辑活性和更宽的编辑窗口，在人类遗传疾病点突变的构建方面具有明显优势。该研究扩展了斑马鱼基因组碱基编辑平台，增强了单碱基编辑器在疾病模型和基因功能研究中的应用。

带有Rad51DBD结构的超高活性CBE编辑器hyA3A-BE4max相较于BE4max，编辑活性及窗口拓展能力均有显著提升。为了使超高活性CBE工具更好地应用于斑马鱼系统，该研究在hyA3A-BE4max编辑工具的基础上对其进行斑马鱼密码子优化，获得全新的斑马鱼超高活性CBE编辑器zhyA3A-CBE5。在对12个靶基因的编辑中发现，zhyA3A-CBE5编辑器在所有位点的C-T编辑活性是hyA3A-BE4max的1.59至3.50倍。此外，与不含有Rad51DBD结构的zAcnBE4max和SpRY-CBE4max两种CBE编辑器相比，zhyA3A-CBE5的编辑效率和编辑窗口均有明显优势。最后，该研究使用zhyA3A-CBE5编辑工具在斑马鱼中引入了人类遗传突变rpl11Q42*和abcc6aR1463C，分别成功模拟了戴蒙德·布莱克凡贫血 (Diamond-Blackfan anemia, DBA) 和弹性假黄瘤 (Pseudoxanthoma elasticum, PXE) 综合征的病理特征。

图1 超高活性胞嘧啶碱基编辑器zhyA3A-CBE5系统 A：zhyA3A-CBE5系统示意图；B：zhyA3A-CBE5和hyA3A-BE4max的C-T编辑效率比较；C：构建人类DBA疾病纯合致病点突变模型(F0，rpl11Q42*)；D：构建人类PXE综合征纯合致病点突变模型(F1，abcc6aR1463C)。

综上所述，胞嘧啶碱基编辑器zhyA3A-CBE5为斑马鱼精确基因组编辑提供了全新工具。该工具突破了斑马鱼碱基编辑的局限性，拓展了其作为模式动物的应用范围，为更精准地探索基因功能、开展疾病模拟研究、开发相关药物及基因治疗奠定坚实基础。

华东师范大学生命科学学院已毕业硕士研究生仲祉霖、博士后胡雪丽和硕士研究生张人杰为该论文共同第一作者。钟涛教授和博士后孙建建为共同通讯作者。相关工作得到中国科学技术部和国家自然科学基金等项目资助。