Prime Editing筛选文库

精准安装任意突变，重绘基因组功能图谱

产品概述

Prime Editing（先导编辑）作为第三代 CRISPR 基因编辑技术，突破了传统 DNA 双链断裂（DSB）依赖的编辑模式，能够在不产生双链断裂的前提下，实现基因组任意位点的精准碱基替换、小片段插入和删除。Prime Editing 筛选文库将这一精准编辑能力与高通量功能基因组学筛选相结合，系统性地在目标基因组区域安装所有可能的遗传变异，通过功能选择和高通量测序定量评估每个突变的生物学效应。

2025 年 12 月，Prime Medicine 的 PM359 产品在《新英格兰医学杂志》发表首次人体临床数据，证明了 Prime Editing 可在人原代造血干细胞中实现 > 75% 的精确编辑效率且安全性良好，为筛选文库技术提供了临床级验证背书。舒桐生物依托前沿的 MOSAIC 非病毒文库构建技术和 PE7 高效编辑系统，为您提供从 pegRNA 设计、文库构建、细胞筛选到数据分析的一站式 Prime Editing 筛选解决方案，助力您在 VUS 解读、药物耐药机制研究和疾病模型构建等领域取得突破性进展。

什么是 Prime Editing 筛选文库？

Prime Editing 系统由三个核心组件组成：切口酶 Cas9（nCas9）、逆转录酶（RT）和先导编辑向导 RNA（pegRNA）。pegRNA 不仅包含靶向基因组的序列，还携带了所需编辑的模板信息，能够引导逆转录酶直接将新的遗传信息写入目标位点。

Prime Editing 筛选文库是针对目标基因或基因组区域，设计并合成覆盖所有可能单核苷酸变异、小插入缺失的 pegRNA 文库，通过非病毒或病毒方式递送至细胞中，在特定选择压力下（如药物处理、细胞存活、功能表型分选）富集或耗竭携带特定编辑的细胞群，最终通过高通量测序比较筛选前后 pegRNA 的丰度变化，定量评估每个突变的功能效应（适应性值）。

图 1. MOSAIC Prime Editing 饱和筛选文库工作流程示意图（doi.org/10.1101/2024.04.25.591078）

核心技术原理

1. AI 驱动的 pegRNA 优化设计

采用最新一代 PRIDICT2.0/ePRIDICT 深度学习模型，基于注意力机制的双向循环神经网络，可精准预测 pegRNA 的编辑活性，支持替换、插入和删除等所有编辑类型，最大覆盖 40bp 编辑长度。通过 AI 预筛选高活性 pegRNA，有效解决了 Prime Editing 不同位点间效率差异可达 10-100 倍的技术瓶颈，显著提升文库筛选的信噪比。

2. MOSAIC 非病毒文库构建技术

采用国际领先的 MOSAIC（Multiplexed Oligonucleotide Synthesis Assembly for Integrated CRISPR）PCR-based 文库构建方案，无需慢病毒包装和生物安全等级限制，可在 1-2 周内完成文库制备，远快于慢病毒文库的 4-6 周周期。依托 Twist Bioscience 高通量寡核苷酸合成平台，实现 50,000 + 条 pegRNA 的并行合成，单碱基错误率 < 0.1%，确保文库的完整性和均一性。

3. 高效编辑与共选择富集

采用最新 PE7 编辑系统，通过 La 蛋白融合增强逆转录效率，较经典 PEmax 系统编辑效率提升 > 10 倍。整合 MLH1dn 错配修复抑制共选择系统，可特异性富集成功发生 Prime Editing 的细胞，将筛选信噪比提升 3-5 倍，有效降低假阴性结果。

4. 高通量测序与数据分析

自主开发 Prime Editing 专属生物信息学分析流程，支持单碱基分辨率的编辑产物定量，准确区分正确编辑产物和副产物。通过统计学模型计算每个突变的适应性值，生成直观的功能热图和基因组浏览器可视化结果，并提供与 ClinVar、gnomAD 等数据库的交叉注释。

舒桐一站式服务优势

全流程覆盖：从 pegRNA 设计、文库合成、载体构建、细胞编辑到高通量测序和生信分析，提供端到端的完整解决方案，您无需协调多个供应商。

专业团队：研发团队拥有超过 10 年 CRISPR 技术经验，深刻理解 Prime Editing 技术的难点和优化方向。

质量保证：每个文库经过 3 轮严格质检，包括 NGS 测序验证覆盖度和均一性，确保文库的可靠性和可重复性。

四大核心竞争力

全编辑类型覆盖：支持所有 12 种碱基转换、1-40bp 插入和删除，覆盖约 55% 无法通过碱基编辑模拟的致病变异，真正实现基因组任意位点的饱和诱变。

无基因组损伤：不产生 DNA 双链断裂，避免了 HDR 介导的随机 indel 副产物和染色体易位风险，筛选结果更能反映真实的突变功能效应。

AI 优化设计：基于 PRIDICT2.0 深度学习模型，pegRNA 活性预测准确率 > 90%，显著降低文库中无效 pegRNA 的比例，减少测序成本和假阳性。

非病毒快速交付：MOSAIC 非病毒文库构建方案，将交付周期从传统的 6-8 周缩短至 2-3 周。

应用场景

1. 临床 VUS 功能解读

系统性评估临床基因检测中发现的意义不明变异（VUS）的致病性，为 ClinVar 等数据库提供高质量的实验性功能注释。针对 BRCA1/2、TP53、MLH1、MSH2 等高频癌症易感基因，提供预制饱和诱变文库，客户仅需提供细胞模型即可开展筛选。

2. 药物靶点验证与耐药机制

对药物靶基因（如激酶域、配体结合域）进行饱和诱变，筛选所有可能导致药物耐药的突变，提前预测临床耐药风险，指导下一代药物开发和伴随诊断试剂设计。

3. 非编码区功能筛选

精准编辑增强子、启动子、UTR、剪接位点等非编码调控序列，系统解析非编码变异的功能效应。这是目前唯一能在基因组原位精确编辑非编码序列且不限于 C/T 或 A/G 位点的筛选技术。

4. 疾病模型构建

精确引入致病突变，构建等基因疾病细胞模型和 iPSC 模型，避免传统方法可能引入的多余序列改变。可同时构建数百个疾病相关突变体，用于高通量药物筛选和疾病机制研究。

5. 细胞治疗优化

定点编辑 T 细胞、NK 细胞和造血干细胞的基因组，增强免疫细胞的抗肿瘤活性、持久性和安全性。可同时筛选多个基因组合的编辑效应，加速下一代通用型细胞治疗产品的开发。

文献案例分享

MOSAIC Prime Editing 文库揭示 BCR-ABL1 新型伊马替尼耐药突变

文献信息：MOSAIC enables in situ saturation mutagenesis of genes and CRISPR prime editing guide RNA optimization in human cells.

研究背景

慢性髓性白血病（CML）中，BCR-ABL1 激酶域的点突变是导致伊马替尼等酪氨酸激酶抑制剂（TKI）耐药的主要机制。传统随机诱变筛选无法精确控制变异类型和位置，难以全面覆盖所有可能的耐药突变。

图 2. 用于MOSAIC筛选 K562 细胞中与伊马替尼耐药相关的基因变异的示意图（doi.org/10.1101/2024.04.25.591078）

技术方案

研究团队开发了 MOSAIC Prime Editing 筛选技术，构建了覆盖 BCR-ABL1 激酶域全部 250 个氨基酸的饱和诱变 pegRNA 文库，包含 > 18,000 个设计优化的 pegRNA。通过 pegPool 电穿孔递送至表达 BCR-ABL1 的 Ba/F3 细胞，在伊马替尼选择压力下进行 pool 筛选。

关键发现

成功识别了所有已知的伊马替尼耐药突变位点，包括 T315I、E255K 等经典突变，验证了 MOSAIC 技术的可靠性。发现了 12 个此前未报道的新型耐药突变，其中部分突变对多种二代 TKI 也具有交叉耐药性。定量测定了每个突变对不同浓度伊马替尼的耐药程度，绘制了 BCR-ABL1 激酶域的完整耐药性景观图谱。

临床意义

该研究证明了 Prime Editing 筛选文库在药物耐药机制研究中的独特优势，为靶向药物的临床应用提供了全面的耐药突变参考，也为开发能够克服新型耐药突变的下一代药物指明了方向。

技术优势总结

为什么选择舒桐？

前沿技术布局：率先引入 MOSAIC 非病毒文库技术和 PE7 高效编辑系统，确保您的研究处于技术前沿。

丰富的项目经验：已完成 50+文库相关筛选项目，涵盖 VUS 解读、耐药机制、非编码区功能等多个领域，积累了丰富的技术优化经验。

高质量 pegRNA 合成：依托国际领先的高通量寡核苷酸合成平台，pegRNA 单碱基错误率 < 0.1%，文库均一性 Gini 系数 < 0.2，确保每个突变都能被准确评估。

专业生信分析：自主开发 Prime Editing 专属数据分析流程，可准确区分正确编辑产物和副产物，提供深度功能注释和可视化报告。

参考文献

1. Improving prime editing with an endogenous small RNA-binding protein. doi.org/10.1038/s41586-024-07259-6

2. MOSAIC enables in situ saturation mutagenesis of genes and CRISPR prime editing guide RNA optimization in human cells. doi.org/10.1101/2024.04.25.591078