表观基因组编辑的研究进展与应用

孙阳阳, 马涵慧(上海科技大学生命科学与技术学院, 基因编辑中心)
摘要:表观基因组编辑技术作为一种不改变DNA序列的基因表达与功能调控方法, 近年来在遗传疾病研究与治疗领域取得显著进展. 本文从表观基因组编辑工具的演变历程, 系统阐述表观编辑的多样策略, 包括DNA甲基化、组蛋白修饰以及多重表观修饰的协同机制. 深入探讨表观基因组编辑相较于传统基因治疗在安全性、可调节性与适应证范围方面的独特优势. 总结了其在疾病相关研究及临床转化前景, 并重点分析表观编辑工具体内递送的技术挑战和未来发展趋势. 随着高效核酸递送系统的开发, 表观编辑有望发展为一种安全、高效、可调控的精准调控与基因治疗平台, 特别适用于表观遗传异常相关疾病、高度遗传异质性疾病以及需多基因同时干预的复杂疾病, 为精准医学提供全新技术范式.
关键词:表观基因组编辑, DNA甲基化, 组蛋白修饰, 核酸递送系统, 基因治疗, 精准医学

目录介绍

1 DNA结合模块的演化: 从锌指蛋白到CRISPR系统

1.1 锌指蛋白(ZFPs)与TALEs: 早期可编程DNA结合平台

1.2 CRISPR-Cas系统: 表观遗传编辑的革命性工具

2 表观基因组编辑工具的分类与作用机制

2.1 激活性组蛋白修饰: 开放染色质与转录激活

2.2 抑制性组蛋白修饰: 压缩染色质与基因沉默

2.3 DNA甲基化介导的长时程抑制表观编辑器的开发

2.4 DNA去甲基化: 基因重激活的精准调控

3 表观遗传编辑中的技术考虑

3.1 招募和控制策略

3.2 表观遗传编辑工具的小型化策略

4 表观遗传编辑作为疾病治疗策略的独特优势

5 表观遗传编辑的体内概念验证与临床转化

6 表观遗传编辑工具的递送挑战与策略

7 总结与展望

 

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