“消除脱靶效应 中国科学家发现更安全更高精度基因编辑工具”

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中科院脑智中心的科研人员在做实验。 (由新闻网发中科院脑智中心提供)

新闻网上海6月11日日报(记者吴善阳)的《自然》期刊今天在线发表了“利用dna单碱基编辑技术清除rna脱靶和突变所致rna活性”的研究论文。 该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家要点实验室、中国科学院灵长类神经生物学要点实验室杨辉研究组、四川大学华西二院/生命科学学院郭帆研究组和中国科学院上海营养健康研究所(中国科学院-马普学会计算生物学珀， 该研究通过全转录组的rna测序在dna编辑工具的单碱基编辑技术中存在大量的rna脱靶，在be3、be3-ha3a和abe7.10等多碱基编辑技术中存在大量的rna脱靶，同时解释了ABE。 该研究进一步用点突变的方法突变优化了3种单碱基编辑工具，完全消除了rna脱靶的活性，首次获得了3种更高精度的单碱基编辑工具，为单碱基编辑基础进入临床治疗提供了重要基础。

单碱基编辑技术是年crispr/cas9技术被发现以来最受期待的高精度基因编辑技术，一种单碱基编辑技术be3可以不切断dna双链而准确导入从c/g到t/a的点变异，另一种单碱基编辑技术abe7.10是t /， 虽然90%的罕见病对基因变异治疗遗传疾病有重要意义，但单核苷酸编辑技术可以实现高精度的目标。 因为这一碱基编辑技术已成为脊髓性肌营养不良、地中海贫血、血友病、视网膜黄斑变性、遗传性耳聋等罕见疾病基因治疗的热门工具之一。

杨辉团队于今年3月在《科学》杂志上报道了单碱基编辑技术be3存在全基因组范围内的脱靶，引起广泛关注，现有的研究针对基因编辑工具的脱靶检测瞄准了dna水平。 杨辉团队此次将dna编辑工具脱靶的检测范围扩大到了rna水平，首次说明常用的三种单碱基编辑技术中存在大量的rna脱靶。 通过精密的实验设计，说明了rna脱靶主要是由融合在cas9中的脱氨酶组成的。 同时发现，备受期待的abe7.10存在大量rna脱靶，高频率发生在癌基因和抑癌基因上。

通过分解混合细胞和单细胞水平的rna突变位点，发现rna突变位点和目的靶序列无相关性，是脱氨酶产生的随机脱靶位点。 因此，迄今为止应用于许多疾病模型的成功纠正遗传变异的单碱基编辑工具有着不可预测的rna脱靶，存在很大的致癌风险。

为了得到更准确的单碱基编辑工具，杨辉研究小组对单碱基编辑的胞嘧啶脱氨酶和腺苷脱氨酶分别进行了变异优化，最终得到了一种既能完全去除rna脱靶又能维持dna编辑活性的高精度单碱基编辑工具。 除此之外，杨辉团队开发的abe(f148a )突变体还可以缩小编辑窗口，实现更准确的dna编辑。 该技术在特异性和准确性方面均超过abe7.10，有望成为未来更安全、准确的基因编辑工具，应用于临床治疗。

这项工作由中国科学院脑智中心博士研究员周昌阳、计算生物学所博士研究员孙怡迪、四川大学生命科学学院学生燕蕊、上海科学技术大学生命学院博士研究员刘亚京、中国农业科学院深圳农业基因组研究所研究员左二伟等科学研究员、中国科学院脑智中心杨辉研究员、四川大学郭帆教授、 是中科院脑智中心的周海波博士，在计算生物学所李亦学研究员的共同指导下完成，课题组其他成员积极参与，在脑智中心流量筛选平台、巴斯德流量筛选平台的协助下，是众多课题组类似合作的重要成果。 本事业得到了国家高新技术研发项目、中科院战术性领先科技专业、国家自然科学基金委员会、上海市科技重大项目、上海市科技委员会项目等项目的资助。