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基因组所单碱基基因编辑技术优化成果发表于《Nature》杂志

来源: 发布者: 时间:2019年06月11日

  2019年6月11日凌晨,基因组所左二伟研究员作为共同第一作者的又一重大研究成果“Off-target RNA mutationinduced by DNA base editing and its elimination by mutagenesis”在线发表于《Nature》杂志。该研究针对DNA单碱基编辑器脱靶现象进行了验证和优化,是今年3月份左二伟在《Science》发表的检测基因编辑工具脱靶技术成果的延续,相关研究进一步验证了BE3与ABE两种DNA单碱基编辑器在RNA水平上的脱靶现象,提出了优化方案,有效降低了脱靶效应。该成果由基因组所、中科院神经科学研究所、四川大学和中科院上海营养所等单位合作完成。

  

  单碱基编辑技术是自2012年CRISPR/Cas9技术问世以来最被寄予厚望的高精度基因编辑技术。由于单碱基基因编辑器不造成DNA双链断裂,过去一直被认为比传统方法更加高效而安全,成为基因治疗等领域的热门工具之一。但今年3月以来,多位中外科学家发文报道单碱基编辑技术在DNA水平和RNA水平上均存在脱靶效应,促使人们对单碱基编辑工具安全性进行重新审视。验证单碱基编辑工具的脱靶效应,开发更高精度的单碱基基因编辑技术对推动该技术走向应用领域具有重大意义。

  此前,左二伟研究员研究建立新型脱靶检测技术GOTI,可以检测到之前的脱靶检测手段无法发现的完全随机脱靶位点,促使科研人员据此开发精度更高、安全性更好的新一代基因编辑工具。

  此次,左二伟研究员参与的合作研究发现DNA单碱基编辑工具CBE和ABE均存在大量的RNA脱靶效应,相比于对照组,CBE或ABE处理的细胞的RNA SNV平均增加了15倍之多。这一结论加强了世人对单碱基编辑工具的安全性的审视。

  为了获得更加精准的单碱基编辑工具,左二伟等人将BE3系统大鼠来源的rAPOBEC1更换为人源的hAPOBEC3A,并对其结合单链RNA的结构域进行点突变,获得了3种高保真度的BE3突变体,均能够有效降低RNA脱靶并保留了单碱基DNA编辑效率,这一改良显著优于国际上其他团队的研究结果。同时,团队针对ABE系统也进行了优化,以降低脱氨酶TadA*的RNA结合活性的思路进行点突变,优化后的系统在降低RNA脱靶现象的同时,维持了其在DNA上的编辑活性。此外,研究团队开发的ABE(F148A)突变体还能够缩小编辑窗口,实现更加精准的DNA编辑,有望在未来成为一种更加安全、更加精准的基因编辑工具。

  左二伟团队一系列的研究成果极大优化了单碱基基因编辑技术,降低了脱靶率,为基因编辑技术进一步在农业、医学等领域的应用奠定了基础。审稿人对该研究给出了高度评价,认为这是该领域的重要发现,对基因编辑领域具有重要价值。

  

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