2020年7月24日訊/
生物谷BIOON/---在一項新的研究中，來自中國科學院大學、中國農業科學院和美國萊斯大學的研究人員發現一種可以大幅提升基因編輯準確性的技術。與目前被認為是最先進的鹼基編輯器BE4max相比，他們推出的基因編輯工具可在疾病序列模型中將基於CRISPR的編輯準確度提高高達6000倍。相關研究結果發表在2020年7月15日的Science Advances期刊上，論文標題為「Single C-to-T substitution using engineered APOBEC3G-nCas9 base editors with minimum genome- and transcriptome-wide off-target effects」。論文通訊作者為中國農業科學院農業基因組研究所的左二偉（Erwei Zuo）博士和萊斯大學生物分子工程師Xue Sherry Gao博士。
圖片來自Science Advances, 2020, doi:10.1126/sciadv.aba1773。
胞嘧啶鹼基編輯器能夠將人類基因組中的胞嘧啶（C）轉化為胸腺嘧啶（T）。人類基因組由30億個鹼基組成。鹼基對C-G和A-T編碼著DNA中的遺傳信息。人類基因組中哪怕存在一個錯誤的鹼基---突變---都可能會導致
遺傳病。
Gao說，「T→C突變稱為單核苷酸多態性，導致大約38%的人類致病性疾病。胞嘧啶鹼基編輯器通過將C突變逆轉為T，從而為潛在治療這些疾病提供了巨大的希望。」
她說，「然而，當有一個'旁觀者'鹼基C位於靶鹼基C的上遊時，以前的技術無法區分這兩個C，因而將這兩者都會轉變為T。我們真地只想將疾病相關的C校正為T，而不修改旁觀者C。」
Gao說，「這為這個研究項目提供了動力。我們想要設計一種新的胞嘧啶鹼基編輯器，以便可以精確地編輯單個靶鹼基C，同時當將連續的兩個鹼基『CC』定位到編輯窗口時，最大限度地減少不必要的鹼基C編輯。」
這些研究人員試圖通過一系列的蛋白工程實驗來開發一種新型的鹼基編輯器。這種新的胞嘧啶鹼基編輯器稱為A3G-BE，通過僅編輯連續鹼基C中的第二個C，大大提高了編輯精度。
為了在疾病相關的背景下「進行測試」，這些研究人員使用他們的工具來修改人類細胞，以構建囊性纖維化和其他幾種疾病模型的細胞系。他們在精確地構建所需的致病性C→T突變方面都取得顯著的成功，尤其是在構建囊性纖維化細胞系方面，A3G-BE的三種變體都完美地修飾了50%以上的細胞，而對BE4max而言，這一數字只有0.6%。
這些研究人員還測試了這些新的A3G-BE在疾病治療應用中校正突變的潛力，包括囊性纖維化、全羧化酶合成酶缺乏症（holocarboxylase synthetase deficiency）和熱異形細胞增多症（pyropoikilocytosis，一種
貧血）。
在含有致病突變的細胞模型實驗中，A3G-BE的表現明顯優於BE4max。在全羧化酶合成酶缺乏症中，A3G-BE完美校正了50%以上序列中的靶鹼基C，校正率比BE4max高6496倍。
Gao說，「我們還發現了540個人類致病性單核苷酸多態性，這些多態性可以通過我們的A3G-BE精確地校正。A3G-BE似乎還可以在DNA和RNA水平上減少脫靶編輯（對基因組其他部分的不需要的編輯，可能引入突變）。減少脫靶編輯（off-target edit）一直是CRISPR研究的首要目標。」
她說，「人類有30億個鹼基對。我相信這項技術的精確編輯程度將對治療
遺傳病做出重大貢獻。」（生物谷 Bioon.com）
參考資料：1.Sangsin Lee et al. Single C-to-T substitution using engineered APOBEC3G-nCas9 base editors with minimum genome- and transcriptome-wide off-target effects.Science Advances, 2020, doi:10.1126/sciadv.aba1773.