Nat Commun：科学家开发出新型基因编辑工具来纠正诱发人类遗传性疾病的突变

2021年3月17日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中，来自新加坡A*STAR研究所等机构的科学家们通过研究开发了一种名为C-G碱基编辑器（CGBE， C-to-G Base Editor）的基于CRISPR的基因编辑器，其或能帮助纠正诱发人类遗传性疾病的突变。

世界上每17个人中就有1个人会患上某种类型的遗传性疾病，很有可能你身边的人（亲戚、朋友或同事）就是全球受影响的4.5亿人中的一员；诱发这些障碍的突变是由多种突变因素所引起的，比如从太阳光照射到细胞内的自发错误等；机制目前为止，最常见的突变是单一碱基的替代，即DNA中的一个碱基（比如G）被另一个碱基（比如C）所取代，全球无数的囊性纤维化患者机体中就表现为碱基C替代了G，从而就导致缺陷蛋白的产生进而引发遗传性疾病的发生；在另外一种情况下，在血红蛋白中利用T来替代A则会引发镰状细胞性贫血。

图片来源：Agency for Science, Technology and Research (A*STAR),

Genome Institute of Singapore (GIS)

为了修复这些替换，研究人员开发了一种特殊的基于CRISRP的基因编辑器，其或能精准地将基因组中的缺陷碱基C修改为所需的碱基G，这种CGBE编辑器的开发或为科学家们开发新型疗法来应对与人类疾病相关的约40%的单碱基替代提供了一定的希望，这些疾病包括囊性纤维化、心血管疾病、肌肉骨骼疾病和神经系统疾病等。

CGBE编辑器推动了科学家们广泛采用CRISPR-Cas9技术来使得对人类基因组进行“分子手术”成为可能，CRISPR-Cas9技术目前能用来干扰靶向基因，但当需要对特定序列进行精确更改时，这种技术的效率就会降低；而CGBE编辑器能通过实现有效和精准的基因改变来解决科学家们所面临的问题；其主要由三部分组成：1）修饰后的CRISPR-Cas9能定位突变的基因并将整个编辑器聚焦于这一基因；2）一种能从化合物种移除氨基基团的脱氨酶能靶向缺失的碱基C，并将其进行替换；3）最后，蛋白质能够开启细胞机制来利用碱基G取代有缺陷的碱基C；这就能够帮助研究人员实现从C到G的直接转换，并能纠正突变从而治疗人类遗传性疾病。

研究者Chew Wei Leong指出，CGBE基因编辑器是一项突破性的发明，其首次将碱基C直接转化为碱基G，这很有可能为与单核苷酸突变相关的遗传性疾病疗法的开发提供了新的思路和希望。研究者表示，患者的安全是最重要的，我们正在努力确保CGBE和CRISPR-Cas9模式在疾病模型研究中是有效且安全的，随后我们才能进一步应用于临床研究中。

最后研究者Patrick Tan教授说道，诸如CGBE等新型基因编辑器正在扩展不断增长的精确基因组编辑工具的套件，包括胞苷碱基编辑器(CBEs)、腺嘌呤碱基编辑器(ABEs)、CGBEs和prime编辑器等，这些技术结合在一起能对DNA进行精准且有效的工程化修饰，以便未来能用于进行研究、疾病修正，从而引领新型基因医学的新时代。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Chen, L., Park, J.E., Paa, P. et al. Programmable C:G to G:C genome editing with CRISPR-Cas9-directed base excision repair proteins. Nat Commun 12, 1384 (2021). doi：10.1038/s41467-021-21559-9