Science Advances发布一种更精确的胞嘧啶碱基编辑器

时间：2020-07-21 00:00:00 来源：网络整理

近日，美国和中国的研究人员开发出一种更加精确的胞嘧啶碱基编辑器（CBE），能够解决周围碱基发生修饰的问题。与现有的碱基编辑器BE4max相比，完全修饰的等位基因比例提高了数百倍甚至数千倍。

这项成果于近日发表在《Science Advances》杂志上。研究人员表示，尽管CBE能够在目标基因座实现C→T的碱基替换，但现有的CBE编辑其活动窗口内的所有C，产生不必要的旁观者突变（bystander mutation）。当旁观者C与目标C相邻时，现有工具将同时编辑两个C。

为了提高CBE的精确度，研究人员对人类ApOBEC3G（A3G）脱氨酶进行了改造，并将其与Cas9切口酶融合，最终生成了三个新颖的变体，它们分别是A3G-BE4.4、A3G-BE5.13和A3G-BE5.14。

后续的分析表明，在研究人员测试的所有位点，这些A3G-BE工具都能够选择性编辑CC motif中的第二个C，同时，A3G-BE4.4显示出更窄的编辑窗口。进一步的测试还发现，它们在编辑效率上有所不同——A3G-BE5.13最高效，其次是A3G-BE5.14和A3G-BE4.4。

为了在疾病相关的背景下测试A3G-BE工具，研究人员随后将其用于疾病建模。他们选择了三种由C→T替换引起的致病变异，包括囊性纤维化、高渗性肌病以及甲状腺素转运蛋白淀粉样变性。他们构建了针对这些疾病位点的sgRNA，并将其与BE4max、A3G-BE4.4、A3G-BE5.13和A3G-BE5.14共转染到HEK293T细胞中。

与BE4max相比，对于这三个模型，A3G-BE诱导的完全修饰等位基因的比例要高得多，而A3G-BE5.13在高渗性肌病中获得了最高比例的完全修饰等位基因（36%）。对于囊性纤维化，所有A3G-BE工具均诱导了超过50%的完全修饰等位基因，而BE4max的平均比例仅为0.6%。

研究人员还着手研究了A3G-BE是否适用于治疗。他们选择了三种由T→C突变引起的人类疾病，包括热异形细胞增多症、囊性纤维化和全羧化酶合成酶缺乏症。他们生成了三个HEK293T细胞系，其中包含与疾病相关的200 bp序列，然后将BE和sgRNA导入细胞。

他们的分析表明，在纠正热异形细胞增多症和囊性纤维化方面，所有A3G-BE的表现均比BE4max至少高出三倍。对于全羧化酶合成酶缺乏症，只有A3G-BE4.4能够诱导50%的完全校正等位基因，比BE4max高了6,000多倍。

资深作者、莱斯大学的Xue Gao表示：“我们发现了540种可被A3G-BE精确纠正的致病性SNp。这些工具似乎在DNA和RNA水平上减少了脱靶编辑。我相信这种技术的精确水平将对遗传病的治疗做出重要贡献。”（生物通薄荷）

原文检索

Single C-to-T substitution using engineered ApOBEC3G-nCas9 base editors with minimum genome- and transcriptome-wide off-target effects

Science Advances 15 Jul 2020:
Vol. 6, no. 29, eaba1773
DOI: 10.1126/sciadv.aba1773

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