Nature：中国科学院、川大合作新成果！DNA碱基编辑器或能诱导大量脱靶RNA突变！

2019年6月12日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自中国科学院和四川大学等机构的科学家们通过研究发现，DNA碱基编辑器能够产生成千上万个脱靶的RNA单核苷酸变异（SNVs），同时通过将点突变引入脱氨酶或能消除这些脱靶的SNVs；本文研究揭示了此前DNA碱基编辑器风险中被忽略的一方面，同时研究者通过引入工程化的脱氨酶或有望解决这一问题。

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DNA碱基编辑方法能够直接在基因组DNA中进行点突变的校正，同时并不会产生任何双链的断裂（DSBs，double-strand breaks），但潜在的脱靶效应常常限制了这些方法的应用，腺相关病毒（AAV）是DNA编辑基因疗法中最常用的传递系统，由于这些病毒能够在体内持续维持基因表达的功能，因此DNA碱基编辑器所诱导的潜在RNA脱靶效应的程度在临床中得到了极大的关注。

此前多项研究都评估了因DNA碱基编辑器所诱导的基因组DNA脱靶突变，同时常用的DNA碱基编辑器所必须的脱氨酶通常会表现出DNA的结合活性，比如，胞嘧啶碱基编辑器（CBEs）中所使用的胞嘧啶脱氨酶APOBEC1能够靶向作用DNA和RNA，而腺嘌呤碱基编辑器（ABEs）中的腺嘌呤脱氨酶TadA则会诱导RNA上的位点特异性肌苷形成，然而DNA碱基编辑器所诱发的任何潜在RNA突变，研究人员并未进行评估。

为了在RNA水平下评估DNA碱基编辑器所引发的脱靶效应，研究人员计算了每个CBE和ABE处理的细胞中每次复制产生的脱靶RNA SNVs的数量，并通过工程化的DNA碱基编辑器脱氨酶来探索是否能够有效消除脱靶RNA SNVs。文章中，研究者将BE3 (APOBEC1-nCas9-UGI)（一种CBE）、ABE7.10 (TadA-TadA*-nCas9)(一种ABE)及携带或不携带单链RNA的GFP转染到HEK293T培养的细胞中，在证实了BE3和ABE7.10对HEK293T细胞的DNA高效编辑效率后，研究者以平均125X的深度对样本进行了RNA测序，并定量评估了每个复制细胞中的RNA SNVs。

为了保证高效的编辑，每个CBE或ABE处理的细胞复制体都要评估其目标编辑效率，随后研究者将两组的脱靶RNA SNVs的数量与GFP对照组进行对比，他们发现，在DNA碱基编辑器处理的细胞中，RNA SNVs数量惊人地高。此外，研究人员还发现，BE3和ABE7.0处理的细胞突变偏倚分别与APOBEC1和TadA的突变偏倚相同，这就说明，脱靶效应或许是DNA碱基编辑器的过表达所引起的，此外研究者还在这些脱靶的RNA SNVs中鉴别出了CBE和ABE特异性的基序和遗传区域。

为了消除碱基编辑器的RNA脱靶活性，研究者还分析了引入点突变对APOBEC1和TadA的影响效应，他们发现，三个高保真的变异：BE3W90Y+R126E， BE3 (hA3AR128A) and BE3 (hA3AY130F)能够在基准水平上降低RNA脱靶SNVs的水平，同样地，ABE突变ABE7.10F148A还能够完全消除脱靶效应。

这项研究中，研究人员通过在脱氨酶中引入点突变获得了CBEs和ABEs的高保真变异，并提出了一种新方法，通过利用工程化操作手段来提高碱基编辑器的特异性。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Changyang Zhou,Yidi Sun, Rui Yan, et al. Off-target RNA mutation induced by DNA base editing and its elimination by mutagenesis, Nature (2019). DOI:10.1038/s41586-019-1314-0