Nat Biotechnol：新型DNA碱基编辑器扩大精准基因组编辑的应用领域
来源：本站原创 2020-07-26 18:11
2020年7月26日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国麻省总医院和哈佛医学院的研究人员开发出的新型基因组编辑技术有潜力有助于理解基于C→G（由胞嘧啶突变为鸟嘌呤）单碱基变化的疾病相关基因突变。这些新的碱基编辑器也被设计为最大限度地减少可能导致不良副作用的非预期（“脱靶”）突变。相关研究结果于2020年7月20日在线发表在Nature Bi
2020年7月26日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国麻省总医院和哈佛医学院的研究人员开发出的新型基因组编辑技术有潜力有助于理解基于C→G（由胞嘧啶突变为鸟嘌呤）单碱基变化的疾病相关基因突变。这些新的碱基编辑器也可最大限度地减少可能导致不良副作用的非预期（“脱靶”）突变。相关研究结果于2020年7月20日在线发表在Nature Biotechnology期刊上，论文标题为“CRISPR C-to-G base editors for inducing targeted DNA transversions in human cells”。论文通讯作者为麻省总医院的Julian Grünewald博士和 J. Keith Joung博士。论文第一作者为麻省总医院的Ibrahim C. Kurt和Ronghao Zhou。
这些由CRISPR引导的新型DNA碱基编辑技术旨在高效地诱导DNA碱基的颠换（transversion，即一个嘌呤碱基被另一个嘧啶碱基替换，或者一个嘧啶碱基被另一个嘌呤碱基置换），同时将不需要的“旁观者”突变水平降至最低。
在这篇论文中，这些作者描述了一种概念验证的称为CGBE1的C→G碱基编辑器，以及它的一个较小版本：miniCGBE1。
CRISPR（clustered regularly interspaced short palindromic repeats, 规律间隔性成簇短回文重复序列）是一种基因编辑技术，最早是作为细菌中的一种防御机制被发现的，随后科学家们将它用作一种切除和/或修复DNA序列的工具。最早的CRISPR技术依赖于创建和修复双链DNA断裂。
Grünewald解释说，“碱基编辑是CRISPR基因编辑的一种新形式，由哈佛大学的David Liu实验室和布罗德研究所开发。它不是基于在DNA中引入双链断裂，而是专注于直接改变DNA中的单个碱基。”
碱基编辑器是一种融合蛋白，它使用CRISPR-Cas的修改形式，在向导RNA（gRNA）的帮助下，被定位到特定的目标位点，在那里，它部署一种称为脱氨酶的酶来修改特定的碱基，以产生所需的DNA变化。比如，这种技术可用于将胞嘧啶（C）碱基转化为胸腺嘧啶（T）碱基，这两个碱基都属于嘧啶碱基，这种C→T可用胞嘧啶碱基编辑器（CBE）进行。同样，腺嘌呤碱基编辑器（ABE）能够将腺嘌呤（A）转化为鸟嘌呤（G），两者都是嘌呤碱基。
CGBE1利用了2019年J. Keith Joung博士及其同事们在Nature期刊上发表的一种CBE变体（Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1161-z）。这种较早的CBE变体称为SECURE-CBE，被证明可以诱导C→T变化，而且它的脱靶RNA效应明显减少。
这种新的CGBE1工具整合了这种SECURE-CBE变体中使用的脱氨酶，这种脱氨酶与其他组分一起从技术上实现了具有挑战性的从一种类型碱基到另一种类型碱基的转换，同时仍然最大限度地降低了不必要碱基变化的风险。
Grünewald说，“有一些已知的疾病相关突变或者说致病突变可以通过这种类型的编辑来加以修复。”然而，可能用CGBE1或类似的基因编辑平台校正的疾病的确切数量还不清楚。
他说，“针对这一类新的碱基颠换编辑器，我们还处于早期的开发阶段，CGBE1还需要进一步的优化。说这已经为临床做好准备还为时尚早。不过，我们设想CGBE1可能在研究应用中有用，可使得特定的C→G突变得以引入。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Ibrahim C. Kurt et al. CRISPR C-to-G base editors for inducing targeted DNA transversions in human cells. Nature Biotechnology, 2020, doi:10.1038/s41587-020-0609-x.
2.New CRISPR DNA base editor expands the landscape of precision genome editing
https://phys.org/news/2020-07-crispr-dna-base-editor-landscape.html
图片来自CC0 Public Domain。
这些由CRISPR引导的新型DNA碱基编辑技术旨在高效地诱导DNA碱基的颠换（transversion，即一个嘌呤碱基被另一个嘧啶碱基替换，或者一个嘧啶碱基被另一个嘌呤碱基置换），同时将不需要的“旁观者”突变水平降至最低。
在这篇论文中，这些作者描述了一种概念验证的称为CGBE1的C→G碱基编辑器，以及它的一个较小版本：miniCGBE1。
CRISPR（clustered regularly interspaced short palindromic repeats, 规律间隔性成簇短回文重复序列）是一种基因编辑技术，最早是作为细菌中的一种防御机制被发现的，随后科学家们将它用作一种切除和/或修复DNA序列的工具。最早的CRISPR技术依赖于创建和修复双链DNA断裂。
Grünewald解释说，“碱基编辑是CRISPR基因编辑的一种新形式，由哈佛大学的David Liu实验室和布罗德研究所开发。它不是基于在DNA中引入双链断裂，而是专注于直接改变DNA中的单个碱基。”
碱基编辑器是一种融合蛋白，它使用CRISPR-Cas的修改形式，在向导RNA（gRNA）的帮助下，被定位到特定的目标位点，在那里，它部署一种称为脱氨酶的酶来修改特定的碱基，以产生所需的DNA变化。比如，这种技术可用于将胞嘧啶（C）碱基转化为胸腺嘧啶（T）碱基，这两个碱基都属于嘧啶碱基，这种C→T可用胞嘧啶碱基编辑器（CBE）进行。同样，腺嘌呤碱基编辑器（ABE）能够将腺嘌呤（A）转化为鸟嘌呤（G），两者都是嘌呤碱基。
CGBE1利用了2019年J. Keith Joung博士及其同事们在Nature期刊上发表的一种CBE变体（Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1161-z）。这种较早的CBE变体称为SECURE-CBE，被证明可以诱导C→T变化，而且它的脱靶RNA效应明显减少。
这种新的CGBE1工具整合了这种SECURE-CBE变体中使用的脱氨酶，这种脱氨酶与其他组分一起从技术上实现了具有挑战性的从一种类型碱基到另一种类型碱基的转换，同时仍然最大限度地降低了不必要碱基变化的风险。
Grünewald说，“有一些已知的疾病相关突变或者说致病突变可以通过这种类型的编辑来加以修复。”然而，可能用CGBE1或类似的基因编辑平台校正的疾病的确切数量还不清楚。
他说，“针对这一类新的碱基颠换编辑器，我们还处于早期的开发阶段，CGBE1还需要进一步的优化。说这已经为临床做好准备还为时尚早。不过，我们设想CGBE1可能在研究应用中有用，可使得特定的C→G突变得以引入。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Ibrahim C. Kurt et al. CRISPR C-to-G base editors for inducing targeted DNA transversions in human cells. Nature Biotechnology, 2020, doi:10.1038/s41587-020-0609-x.
2.New CRISPR DNA base editor expands the landscape of precision genome editing
https://phys.org/news/2020-07-crispr-dna-base-editor-landscape.html
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