2023年11月16日，Vertex Pharmaceuticals和CRISPR Therapeutics共同宣布基因编辑疗法产品CASGEVY™（Exagaglogene autotemcel）获英国药品监管机构MHRA有条件批准上市，用于治疗治疗镰状细胞病（SCD）和输血依赖性β-地中海贫血（TDT），是全球首款获批上市的CRISPR基因编辑药物。

CASGEVY™疗法是基于CRISPR/Cas9系统的治疗方案，CRISPR/Cas9系统因为其简单性和易于RNA编程的潜力，是所有CRISPR-Cas系统中用于基因工程开发的最佳候选系统。目前基于CRISPR/Cas9系统的基因编辑技术已经成功应用于治疗、育种、合成生物学等各个领域。

CRISPR基因编辑技术，除了众所周知的CRISPR/Cas9体系外，CRISPR/Cas12a体系正凭借其独特的优势逐渐崭露头角。与CRISPR/Cas9体系相比，CRISPR/Cas12a体系在核酸酶结构域、向导RNA（gRNA）以及产生的DNA末端类型等方面都有着显著的差异，详见下表：

除以上差异外，Cas12a在切割活性方面也与Cas9存在显著区别。Cas9仅具有顺式切割活性，用于DNA双链断裂。而Cas12a不仅具有顺式切割活性，还具备独特的反式切割活性，这使得它在基因编辑领域展现出更为广泛的应用潜力。

CRISPR/Cas12a切割活性

  01 

顺式切割活性

Cas12a由单个crRNA引导，当形成crRNA-Cas12a复合物时，它的构象会发生变化。然后，该复合物识别DNA非靶标链中特定的PAM位点。在距离PAM位点8个核苷酸（nt）的位置，RuVC结构域切割DNA靶标链，产生5’端的粘性突出末端。

02 

反式切割活性

Cas12a能够特异性地识别并切割双链DNA（dsDNA），随后释放单链脱氧核糖核酸酶（ssDNase）活性。这种活性使得Cas12a能够无差别地裂解附近的单链DNA（ssDNA）。因此，Cas12a系统可以与LAMP等核酸检测技术相结合，为核酸检测、病原体识别等领域提供高效、灵敏且便捷的工具，展现出巨大的应用前景。

基于CRISPR/Cas12a广泛的应用场景，翌圣镁孚泰生物ZymeEditor（点击了解更多）酶改造及发酵纯化工艺平台新开发了来源于细菌Agathobacter rectalis的ArCas12a，与其它Cas12a（LbCas12a/AsCas12a）相比，其具有更高的温度适应性（25-55℃），非常适用于基因组编辑及核酸检测等应用场景。

ArCas12a性能展示

 01

dsDNA高效体外切割

以dsDNA模板为靶标，加入ArCas12a、crRNA（存在与模板DNA序列互补的spacer区）进行体外切割，琼脂糖凝胶电泳检测切割效果。结果显示翌圣的ArCas12a在crRNA的引导下可高效的切割dsDNA（600 bp）产生两段切割产物（200 bp+400 bp）。

02

反式切割活性强，可用于核酸检测

以dsDNA模板为靶标，加入ArCas12a、crRNA（存在与模板DNA序列互补的spacer区）及单链DNA报告探针（含有荧光报告集团）进行体外切割，当ArCas12a与crRNA及靶标DNA形成复合体后会激活反式切割活性，切割单链DNA报告探针，从而发出荧光。结果显示，翌圣ArCas12a与crRNA及模板DNA形成复合体后具有反式切割活性，可剪切单链DNA。

03

无核酸外切酶残留

将底物DNA与10 pmol ArCas12a共同孵育，琼脂糖凝胶电泳检测，结果显示翌圣的ArCas12a无核酸外切酶残留。

04

无RNase残留

将底物RNA与5 pmol ArCas12a共同孵育，琼脂糖凝胶电泳检测，结果显示翌圣的ArCas12a无RNase残留。

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