赖/邹清剑团队又发文 开发一种新的安全高效的单基地编辑系统

来源：生物世界2022-05-07 1:17

近十年来，以CRISPR系统为代表的基因编辑技术发展迅速，在包括农业、畜牧业、生物医学在内的各个领域的基础科学研究和应用都出现了令人眼花缭乱的成果。

近十年来，以CRISPR系统为代表的基因编辑技术发展迅速，在包括农业、畜牧业、生物医学在内的各个领域的基础科学研究和应用都出现了令人眼花缭乱的成果。

2020年，CRISPR技术凭借强大的功能和影响力获得诺贝尔化学奖。但随着研究的深入，CRISPR引起的DNA双链断裂、高脱靶效应等一系列副反应逐渐进入人们的视野，CRISPR技术的安全性开始备受关注。

单碱基编辑技术凭借其高效准确的基因编辑能力，成为最有希望治愈各种遗传病的明星工具。RNP复合物由gRNA和Cas9-脱氨酶形成。gRNA引导复合物与基因组的目标位点结合。Cas9负责解开DNA的双链并切断目标链。脱氨酶使非靶向单链DNA(ssDNA)上的碱基脱氨基，并在细胞修复过程中实现碱基转换。

然而，单碱基编辑工具被发现具有明显的脱靶编辑效应，主要包括不依赖于Cas9的DNA和RNA脱靶效应以及依赖于Cas9的DNA脱靶效应。通过修饰脱氨酶，可以大大降低蛋白质与核酸链的非特异性结合，从而最小化Cas9的独立脱靶效应。然而，由于Cas9蛋白本身的Cas9依赖性脱靶，人们仍然担心其临床应用的安全性。目前解决这一问题的方法有很多，但都不能在保持目标效率的同时解决依赖于Cas9的脱靶量问题。

2022年3月，中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员赖与五邑大学副教授邹清剑合作，首次将腺苷脱氨酶与转录激活因子样效应子(TALE)融合，开发出一种新的腺嘌呤碱基编辑系统TaC9-ABE。新的基本编辑系统可以完全消除Cas9依赖的脱靶，而不影响任何目标编辑效率。

相关成果在线发表在《细胞发现杂志》(Cell Discovery Journal)上，标题为：利用Tale分离引导脱氨酶到靶位点，消除Cas9依赖的脱靶腺嘌呤碱基编辑。详细信息：

TaC9-ABE单库编辑技术原理

最近，该团队再次证实，将TALE技术与Cas9技术相结合，也可以实现更安全、更高效的胞嘧啶碱基编辑系统TaC9-CBE。

相关成果在线发表在《分子治疗杂志》上，标题为：利用包括SG RNA和tale在内的双向导消除胞嘧啶碱基编辑器的预测性DNA脱靶效应。

TaC9-CBE单库编辑技术原理

在TaC9-ABE和TaC9-CBE碱基编辑系统中，研究人员从nCas9中分离出脱氨酶，将脱氨酶与TALE连接，并将nCas9与gRNA结合。塔勒和gRNA分别将这两种效应子引导到DNA靶位点，同时发挥各自的作用，实现靶位点A到G或C到T的突变。如果nCas9被gRNA带到错误的位点，由于没有脱氨酶，就不能发生碱基转换；同样，如果脱氨酶被TALE引导到错误的位点，由于没有nCas9，单链DNA无法形成，脱氨酶无法发挥作用，碱基转换无法发生，从而完全排除了Cas9依赖脱靶的可能性。

结果表明，TaC9碱基编辑系统可以保证高效的碱基编辑，而gRNA依赖型脱靶位点和TALE依赖型脱靶位点的深度测序没有检测到脱靶现象。

图3。各种CBE编辑器的Cas9依赖缺失测试

该研究为基因编辑动植物的培育和人类遗传病的基因治疗提供了安全的单碱基编辑工具。

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