我國科研人員開發新型普適高效的堿基編輯器

   在國家自然科學基金項目（項目編號：31730111、91540115、31600654 、31600619、31471241）等資助下，中國科學院上海生命科學研究院楊力研究組與上海科技大學生命學院陳佳研究組和黃行許研究組合作，成功開發出可高效介導甲基化胞嘧啶mC到胸腺嘧啶T的編輯堿基編輯器。研究成果以“Efficient Base Editing in Methylated Regions with a Human APOBEC3A-Cas9 Fusion”（基于人APOBEC3A-Cas9融合構建甲基化堿基高效編輯器）為題，于2018年8月20日在國際期刊Nature Biotechnology（《自然?生物技術》）上在線發表，論文鏈接https://www.nature.com/articles/nbt.4198。

　　數百種人類疾病是由基因組單堿基突變引起的。近年來新發展的堿基編輯系統（Base Editor, BE），可在單堿基水平實現靶向基因編輯（C-to-T、A-to-G），理論上可對單堿基突變引起的疾病進行定點矯正，因此擁有巨大的臨床應用潛力。2017年堿基編輯技術被Science雜志評為全球十大年度科學突破之一。

　　在該項研究中，研究團隊系統分析人類疾病相關的單堿基突變，發現T→C突變大部分處于CpG二核苷酸位點，這些位點通常易被甲基化修飾，以至于難以通過現有技術進行高效堿基編輯。研究人員利用十余種來自不同物種的核酸脫氨編輯酶APOBEC家族蛋白構建出一系列新型堿基編輯器，后續通過系統篩選和多步優化改造，獲得基于人APOBEC3A的堿基編輯器hA3A-BE，可在不同環境中實現C/mC→T的高效編輯，是一種普適且高效的堿基編輯器。與之前報道的基于大鼠APOBEC1的堿基編輯器相比，應用范圍更加廣泛和全面。該項發現為堿基編輯系統在基礎研究及臨床領域的廣泛應用提供了新思路。

　　楊力研究組長期從事核酸系統生物學及相關新技術拓展研究，在堿基編輯技術方面也取得系列進展。此前通過合作研究已闡明APOBEC胞嘧啶脫氨酶在CRISPR/Cas9介導的基因編輯過程中產生突變的分子機制（Lei et al., 2018, Nat Struct Mol Biol）；并發展了可在基因組A/T富集區域內開展有效編輯的Cpf1堿基編輯器（Li et al., 2018, Nat Biotechnol）。

圖. 篩選構建可實現甲基化mC-to-T的新型堿基編輯器。(a) 構建多種堿基編輯器并篩選其在高甲基化區域的編輯效率。(b) 基于人APOBEC3A的堿基編輯器（hA3A-BE3）能夠在高甲基化區域進行高效堿基編輯。