潑冷水？Nature：單堿基編輯會導(dǎo)致RNA脫靶變異

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作者：符蘇來源：生物探索

2019-04-22

2016年，來自哈佛大學(xué)/Broad研究所的David R. Liu教授團(tuán)隊在《Nature》上發(fā)表了一項突破性成果——改造CRISPR-Cas9技術(shù)，研發(fā)出首個可編輯DNA單個堿基“魔剪”技術(shù)CBE（Cytosine Base Editor），可以將C-G堿基對轉(zhuǎn)變成T-A堿基對。時隔一年，該團(tuán)隊再次升級，獲得可將A-T堿基對轉(zhuǎn)變成G-C堿基對的堿基編輯器ABE（Adenine Base Editor）。

相比于傳統(tǒng)切割DNA雙鏈的CRISPR/Cas9技術(shù)相比，單堿基編輯器以脫氨酶來修飾特定的核苷酸，從而可靶向特定DNA（例如將胞嘧啶改變?yōu)樾叵汆奏ぃ?，其編輯效果更為精?zhǔn)，所以在疾病治療、缺陷修復(fù)上被寄予了更大的希望。

然而現(xiàn)在，一樣是發(fā)表在《Nature》期刊上的一項新研究卻表明，單堿基編輯同樣面臨“脫靶”風(fēng)險，會造成RNA突變。這可能會增加基于該技術(shù)的療法的風(fēng)險和復(fù)雜性，并妨礙其他應(yīng)用。

CRISPR技術(shù)有很大的潛能，但是也存在很多潛在的安全問題，其中最為突出的就是脫靶效應(yīng)（即編輯范圍之外的DNA），但是過去的研究并沒有探究其對RNA的影響。

在這項新研究中，來自麻省總醫(yī)院的病理學(xué)家和分子生物學(xué)家J. Keith Joung和團(tuán)隊篩選了常見的單堿基編輯系統(tǒng)，將其應(yīng)用于人類肝臟和腎臟細(xì)胞。結(jié)果顯示，脫氨酶會改變RNA，將其胞嘧啶（cytosines）轉(zhuǎn)變成尿嘧啶（uracil），從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)編碼和非編碼序列的突變。而且這種突變數(shù)量是成千上萬的。

“這個結(jié)果提醒我們，當(dāng)考慮基因編輯的脫靶效應(yīng)時，需要考慮得不僅僅是遺傳改變。” J. Keith Joung強(qiáng)調(diào)道。他們并不認(rèn)為這是給單堿基編輯器潑冷水，而是提醒改良版的CRISPR-需要進(jìn)一步完善才能安全地應(yīng)用于基礎(chǔ)研究和臨床。

欣慰的是，Keith Joung團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，通過優(yōu)化兩種單堿基編輯的關(guān)鍵酶，可以大大減少RNA脫靶效應(yīng)，將RNA變異率減少390倍和3800倍。而且，這些改良酶表現(xiàn)出更精準(zhǔn)的DNA編輯效率。

David R. Liu教授對此表示，他自己的實驗室也對RNA脫靶效應(yīng)進(jìn)行了水平，發(fā)現(xiàn)其變異水平低于Keith Joung研究的水平。他認(rèn)為，一些差異可能與分析方式有關(guān)，而不是單堿基編輯的真實差異。“或許我們可以設(shè)計僅適用于RNA或者DNA的堿基編輯。”他預(yù)期道。

參考資料：

[1] Transcriptome-wide off-target RNA editing induced by CRISPR-guided DNA base editors

[2] Base Editors Cause Off-Target Mutations in RNA

[3]Powerful CRISPR cousin accidentally mutates RNA while editing DNA target

[4]CRISPR base editors can induce wide-ranging off-target RNA edits

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