2019年6月10日，《自然》Nature雜志在線發(fā)表了題為“Off-target RNA mutation induced by DNA base editing and its elimination by mutagenesis”的研究論文，該研究由中國(guó)科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所、腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心楊輝研究組、四川大學(xué)華西二院/生命科學(xué)學(xué)院郭帆研究組和中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所隸屬的計(jì)算生物學(xué)研究所（中國(guó)科學(xué)院-馬普學(xué)會(huì)計(jì)算生物學(xué)研究所）李亦學(xué)研究組合作完成，該研究發(fā)現(xiàn)DNA單堿基編輯工具CBE和ABE均存在大量的RNA脫靶效應(yīng)，相比于僅有GFP處理的對(duì)照組，CBE或ABE處理的細(xì)胞的RNA SNV平均增加了15倍之多。研究者通過(guò)一系列分析證明這些RNA脫靶產(chǎn)生的單核苷酸突變與目的編輯位點(diǎn)沒(méi)有序列相似性，而主要是由于DNA單堿基編輯器的脫氨酶APOBEC1 (BE3)和TadA (ABE)所導(dǎo)致的。此外，團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)很高比例的RNA脫靶發(fā)生在癌基因和抑癌基因上，如果用于臨床治療有較大的致癌風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合今年3月在《科學(xué)》雜志報(bào)道單堿基編輯技術(shù)BE3存在全基因組范圍內(nèi)的DNA脫靶效應(yīng)，該項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了單堿基編輯工具還存在無(wú)法預(yù)測(cè)的RNA脫靶，加強(qiáng)了世人對(duì)單堿基編輯工具的安全性的審視。
為了獲得更加精準(zhǔn)的單堿基編輯工具，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)引入突變的方法對(duì)兩種DNA單堿基編輯器的胞嘧啶脫氨酶和腺嘌呤脫氨酶分別進(jìn)行了優(yōu)化，最終獲得了3種高保真度的BE3突變體，均能夠完全消除RNA脫靶并維持DNA編輯活性的高精度單堿基編輯工具。針對(duì)ABE系統(tǒng)，根據(jù)降低脫氨酶TadA*的RNA結(jié)合活性的思路進(jìn)行點(diǎn)突，在降低RNA脫靶現(xiàn)象的同時(shí)維持了其在DNA上的編輯活性。此外，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的ABE（F148A）突變體還能夠縮小編輯窗口，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的DNA編輯。該技術(shù)在特異性和精確性上超越了ABE7.10，結(jié)合之前的研究ABE并不造成DNA上的脫靶，該突變體有望在未來(lái)成為一種更加安全、更加精準(zhǔn)的基因編輯工具，應(yīng)用于臨床治療中。
上述工作是眾多研究組共同合作的重要成果，得到神經(jīng)所流式分選平臺(tái)，巴斯德所流式分選平臺(tái)的大力協(xié)助。本工作得到國(guó)家高科技研發(fā)項(xiàng)目，中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)等項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1314-0
圖注.單堿基編輯器BE3中的脫氨酶除了誘導(dǎo)DNA的胞嘧啶脫氨基轉(zhuǎn)變成T，還能在RNA上造成大范圍的脫靶。
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