CRISPR/Cas9的衍生工具單堿基編輯技術(shù)可以在不切斷DNA雙鏈的情況下實(shí)現(xiàn)單核苷酸的定向突變，為治療單堿基突變引起的遺傳性疾病帶來了希望。因此，自2016年首次報(bào)道以來受到了廣泛的關(guān)注。但從2019年，單堿基編輯工具的安全性受到了質(zhì)疑。楊輝、高彩霞、Keith Joung、David Liu等國(guó)內(nèi)外多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)文報(bào)道了單堿基編輯器導(dǎo)致大量的DNA和RNA脫靶效應(yīng)，臨床應(yīng)用存在嚴(yán)重安全風(fēng)險(xiǎn)。

來自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院基因組所的研究人員發(fā)表了題為“A rationally engineered cytosine base editor retainshigh on-target activity while reducing both DNA and RNA off-target effects”的文章，根據(jù)蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)了基因編輯過程中產(chǎn)生脫靶效應(yīng)的重要氨基酸，并在不影響催化活性的情況下突變相應(yīng)的氨基酸，最終得到了顯著降低基因編輯脫靶效應(yīng)的單堿基編輯工具。

這一新發(fā)現(xiàn)公布在5月18日Nature Methods雜志上，由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所左二偉研究組、中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心楊輝研究組和中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所隸屬于的計(jì)算生物學(xué)研究所（中國(guó)科學(xué)院-馬普學(xué)會(huì)計(jì)算生物學(xué)研究所）李亦學(xué)研究組合作完成。

此前，國(guó)內(nèi)外多位科學(xué)家通過多種方式研究降低基因編輯DNA和RNA脫靶的方法，取得了一定進(jìn)展，但也存在一定局限。例如，David Liu發(fā)文報(bào)道YE1-BE4在保持較高的編輯效率的同時(shí)降低了DNA和RNA上的脫靶，并且同時(shí)縮小了編輯窗口并降低了indel產(chǎn)生的比例。但是David Liu團(tuán)隊(duì)基于細(xì)菌抗性篩選的方法靈敏性和適用范圍有限。

此次，左二偉等團(tuán)隊(duì)基于GOTI的方法是不受限制的，不僅可以檢測(cè)單堿基編輯工具，還可以用于其它基于ZFN, TALEN和CRISPR/Cas的安全性檢測(cè)和改進(jìn)。研究團(tuán)隊(duì)使用GOTI和RNA-Seq同時(shí)檢測(cè)了突變體的DNA脫靶和RNA脫靶，并且發(fā)現(xiàn)DNA和RNA的脫靶是互相獨(dú)立的，需要同時(shí)檢測(cè)。研究獲得的 YE1-BE3-FNLS是高精度、高活性單堿基編輯工具，顯著降低了脫靶效應(yīng)并提高了編輯效率，有望應(yīng)用于遺傳疾病基因治療，推動(dòng)基因編輯臨床化應(yīng)用。

據(jù)介紹，GOTI是左二偉研究員與多個(gè)團(tuán)隊(duì)合作建立的全新一代基因編輯脫靶檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)在靈敏性、準(zhǔn)確性和適用范圍上遠(yuǎn)超之前的脫靶檢測(cè)技術(shù)，該研究成果于2019年3月發(fā)表于《科學(xué)（Science）》上，并且入選“2019年中國(guó)生命科學(xué)十大進(jìn)展”。目前，左二偉及其合作研究團(tuán)隊(duì)正在基于GOTI深入探索解決單堿基編輯器脫靶效應(yīng)的方法，此次研究成果是這一系列研究中取得的進(jìn)展之一。

原文標(biāo)題：

A rationally engineered cytosine base editor retainshigh on-target activity while reducing both DNA and RNA off-target effects