由Cas9与碱基脱氨酶融合构建而成的碱基编辑器可以在不产生DNA双链断裂、不需要修复模板的情况下实现目的碱基的精准转换或颠换,比传统的CRISPR/Cas9技术具有更广的应用场景和更高的安全性。由于约58%的人类致病突变是由单个碱基改变所造成,因此碱基编辑器在基因治疗方面更令人关注。最近在胞嘧啶碱基编辑器（CBE）的基础上开发的能实现胞嘧啶到鸟嘌呤颠换的碱基编辑器（CGBE）,理论上有纠正11%人类致病点突变的潜力。已报道的CGBE碱基编辑器仍有多方面需要改进:具有靶点序列局限性即偏好TC序列,对于甲基化的位点活性较低,有较高的Cas9非依赖的脱靶效应,而且产生较高比率的碱基插入与缺失（insertions and deletions,indels）等副产物,有较高的安全隐患。因此,为了进一步提高CGBE靶向范围,实现精确编辑,本课题致力于开发更为精准高效的CGBE碱基编辑器。人类APOBEC3A（A3A）脱氨酶具有非常高的编辑活性,特别在甲基化的胞嘧啶碱基底物上相较其他脱氨酶有明显优势。本课题组前期通过结构导向的分子进化技术,对A3A进行氨基酸残基突变,初步筛选出编辑窗口窄且脱靶活性极大降低的A3A-Y130A突变体。本课题将A3A-Y130A用于CGBE的构建并开发出miniCGBE-A3A-Y130A,在14个内源性靶点上进行编辑测试,发现其倾向于编辑第5-7位胞嘧啶,与已有CGBE对比显示我们的CGBE在AC序列处具有更高编辑效率。通过R-loop系统测试,发现miniCGBE-A3A-Y130A的Cas9非依赖型脱靶编辑普遍低于1%,具有很高的编辑精确性。为了进一步优化CGBE,我们在miniCGBE-A3A-Y130A的基础上,分别融合DNA修复蛋白rXRCC1和eUNG构建新型CGBE,在8个内源性靶点上对其进行测试发现,rXRCC1和eUNG的融合无法提高C＞G的编辑效率,但一定程度上降低了indels的产生。为了进一步客观全面地评价miniCGBE-A3A-Y130A,本课题用所构建的包含9120个内源性靶点的文库细胞系对其进行测试,结果显示它具有WCW（W指A/T）序列偏好性,提高了现有CGBE碱基编辑器的普适性。动物水平上,我们在小鼠胚胎中注射miniCGBE-A3A-Y130A的mRNA与sgRNA靶向酪氨酸酶提前产生终止密码子,成功高效地构建了白化病小鼠模型,证明了其在动物胚胎中的高活性和疾病模型构建中的价值。接下来在纠正8个致病SNP位点的实验中,发现miniCGBE-A3A-Y130A能够高效特异地纠正LMNAG810C和BSCL2C210G点突变,编辑效率高达81.2%,为基因治疗提供了新的碱基颠换工具。综上所述,我们研究得到的miniCGBE-A3A-Y130A具有高编辑活性,低脱靶率以及WCW序列偏好性,极大地提高了CGBE的编辑精度,拓宽了适用范围。在动物模型构建和致病突变纠正相关应用场景中,miniCGBE-A3A-Y130A也体现了高效率和高精度的特性,为将来在多方面的实际应用打下了基础。