浙江
微生物基因组工程长期依赖同源重组与反选标记，传统CRISPR-Cas9和Cas12a通过靶向DNA双链断裂清除未编辑细胞，强细胞毒性限制转化效率并产生逃逸突变。2026年9月30日，中国科学技术大学俞汉青/刘东风/程周华团队在《Nature Communications》在线发表题为《Repurposing Cas12a2-mediated abortive infection for efficient and low-toxicity microbial genome editing》的研究，他们构建SURE平台，利用Cas12a2的RNA触发旁切活性形成可恢复选择压力，并结合λ-Red同源重组，在多种微生物中实现高效低毒编辑。
研究团队在大肠杆菌MG1655中比较SuCas12a2、FrCas9、LbCas12a、SpCas9和AsCas12a，DNA靶向核酸酶诱导后活菌数急剧下降，SuCas12a2靶向同一批位点的转化子高10³到10⁴倍。SURE由表达SuCas12a2的辅助质粒和携带编辑模板与crRNA的供体质粒组成，单独依赖宿主重组无法获得gfp敲除，加入λ-Red后gfp删除效率达到100%，无crRNA时检测不到敲除。与LbCas12a相比，SURE保持超过90%编辑效率，并保留数量级更高的转化子回收。
研究团队在lacZ位点优化参数，30 nt间隔序列、约1000 bp同源臂和λ-Red系统给出较高敲除效率，lacZ删除、mCherry插入及lacZ替换为mCherry的效率分别达到90%、85%和90%。SURE在ahpC、katG、ackA等位点获得超过30%的敲除效率，双crRNA阵列可实现ackA与lacZ双基因敲除，500 bp、1 kb和5 kb片段删除效率超过90%，10 kb片段删除效率为4.7%。单质粒系统中Prha启动子驱动SuCas12a2使lacZ敲除效率恢复到100%，该平台在希瓦氏菌MR-1中cymA和omcA敲除效率为100%和91.6%，在枯草芽孢杆菌BSZR中rocA敲除效率为100%。
机制上，研究团队构建Y465A、Y1080A、Y1069A和F1092A四个SuCas12a2突变体，Y1080A保持较高dsDNA旁切活性并维持接近野生型的编辑效率，Y465A的编辑效率下降约25%，Y1069A保留ssDNA和RNA切割活性而dsDNA切割受损后编辑能力完全丧失，F1092A同样失去编辑能力。全基因组测序显示1,000 bp lacZ缺失菌株只在目标坐标出现读长深度下降，未发现其他大片段缺失、染色体重排或脱靶编辑。应用方面，研究团队将NAD依赖的etgB基因整合到大肠杆菌MG1655，工程菌在M9中以乙二醇为唯一碳源生长，196小时降解97.8%乙二醇，OD600从1.8升至7.2；以PET碱水解回收的乙二醇为底物时，192小时降解效率为88.7%。
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