杨辉团队开发两种不依赖脱氨酶的新型碱基编辑器

生物世界 · 公众号 · · 2024-01-09 09:13

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撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

碱基编辑 （base editing，BE），是Broad研究所 刘如谦 （David Liu）教授于2016年开发的一类基于CRISPR的精准基因编辑技术。与CRISPR-Cas9不同的是，碱基编辑可以在不切割DNA双链的情况下实现对单个碱基的精准编辑，因此，被认为是更安全的基因编辑方式，并已在临床上展示了对人类遗传疾病和癌症的治疗潜力。

碱基编辑通常使用可编程的DNA结合蛋白（例如nCas9）与脱氨酶（deaminase）进行融合，但脱氨酶可能导致非Cas9依赖的DNA或RNA脱靶，从而带来潜在安全性问题，还会对碱基编辑类型带来限制。

2024年1月1日，辉大基因杨辉、 童华威 等人在预印本平台 bioRxiv 上发表了题为： Development of deaminase-free T-to-S base editor and C-to-G base editor by engineered human uracil DNA glycosylase 的研究论文【1】。

该研究通过将 Cas9 nickase （nCas9）与工程化人源尿嘧啶DNA糖基化酶（UNG）突变体融合，开发了两种不依赖脱氨酶的新型碱基编辑器—— gTBE 和 gCBE ，极大地拓宽了碱基编辑器的靶向范围。

DNA碱基编辑器可以实现腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）或鸟嘌呤（G）的直接编辑，但目前还没有直接编辑胸腺嘧啶（T）的碱基编辑器。

在这项研究中，研究团队开发了基于糖基化酶的胸腺嘧啶碱基编辑器—— gTBE ，具有直接T编辑的能力，可实现高达81.5%的T碱基编辑效率，在培养的人类细胞中，可实现97%的T-to-S （T-to-C或T-to-G）的碱基颠换编辑效率。基于这一策略，该研究还开发了基于糖基化酶的胞嘧啶碱基编辑器—— gCBE ，能够直接编辑C碱基。

在人类中，约19%的致病性单核苷酸多态性（SNP）可以通过T-to-G颠换进行纠正。 gTBE和GCBE可以通过打破PAM序列的限制和窄编辑窗口，极大地拓宽碱基编辑器的靶向范围。

值得一提的是，2024年1月2日，中国科学院天津工业生物技术研究所 毕昌昊 团队和 张学礼 团队合作，在 Nature Biotechnology 期刊发表了题为： Glycosylase-based base editors for efficient T-to-G and C-to-G editing in mammalian cells 的研究论文【2】。