上科大、中科院聯(lián)合開發(fā)新型堿基編輯器 | 中國發(fā)現(xiàn)
?dCpf1和Cas9堿基編輯器比較
撰文 | 剪刀手
責(zé)編 | 葉水送
● ● ●
人類的很多疾病都是由單基因位點突變造成，通過現(xiàn)有的基因編輯技術(shù)能很好地對這些突變位點進(jìn)行修復(fù)。Broad研究所華人學(xué)者David Liu等學(xué)者發(fā)明了一種新的基因編輯工具：堿基編輯器（Base Editing），能夠在不通過DNA雙鏈斷裂的情況下，通過實現(xiàn)堿基的替換，從而實現(xiàn)對基因組點突變的修復(fù)。
憑借在Cas9堿基編輯器領(lǐng)域的一系列工作，David Liu成為2017年生命科學(xué)領(lǐng)域的熱門學(xué)者，先后被評為Nature年度10大人物之一、其工作亦被Science評為10大年度科學(xué)突破之一。
近日，上?？萍即髮W(xué)生命學(xué)院陳佳教授研究組、中國科學(xué)院－馬普計算生物學(xué)研究所研究員楊力研究組與上?？萍即髮W(xué)生命學(xué)院黃行許教授研究組通過合作研究，開發(fā)出一系列基于CRISPR/Cpf1（Cas12a）的新型堿基編輯器（Cpf1-BE），相關(guān)成果以“Base editing with a Cpf1– cytidine deaminase fusion”為題，在《自然-生物技術(shù)》（Nature Biotechnology）雜志上在線發(fā)表。
?該工作在陳佳教授、楊力研究員、黃行許教授的共同指導(dǎo)下，由陳佳研究組研究生李瀟颯、楊力研究組研究生王瀅和黃行許研究組研究生劉亞京等共同完成。
傳統(tǒng)的CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)雖然具有較高的基因敲除效率，但在執(zhí)行堿基替換（譬如對造成遺傳性疾病的點突變進(jìn)行矯正）時效率通常很低，這也限制了CRISPR/Cas9基因編輯的應(yīng)用。
近年，利用將CRISPR/Cas9和APOBEC（胞嘧啶脫氨酶）整合而發(fā)展出的新型堿基編輯系統(tǒng)（Base Editor, BE），可在單堿基水平（如胞嘧啶向胸腺嘧啶）實現(xiàn)高效率的基因組靶向編輯改造。這種新型堿基編輯系統(tǒng)理論上可對數(shù)百種引起人類疾病的基因組點突變進(jìn)行定點矯正，因此擁有巨大的臨床應(yīng)用潛力。
目前，已報道的堿基編輯系統(tǒng)均是利用Cas9蛋白（主要是Streptococcus pyogenes Cas9, SpCas9和Staphylococcus aureus Cas9, SaCas9），來執(zhí)行與基因組的靶向性結(jié)合，而這種靶向性結(jié)合依賴于靶點旁側(cè)的前間區(qū)序列鄰近基序序列PAM（Protospacer Adjacent Motif, PAM）序列。SpCas9和SaCas9蛋白所識別的PAM序列多含鳥嘌呤/胞嘧啶（G/C-rich），因此利用已報導(dǎo)的堿基編輯系統(tǒng)無法在腺嘌呤/胸腺嘧啶富集（A/T-rich）區(qū)域進(jìn)行高效的堿基編輯操作。
?Cas9堿基編輯器與Cpf1堿基編輯器的特點比較
在這項最新的研究中，來自上海科技大學(xué)和中科院的科研人員通力合作，構(gòu)建了一系列基于CRISPR/Cpf1蛋白的新型堿基編輯器（Cpf1-BE）。由于Cpf1 蛋白可識別富含腺嘌呤/胸腺嘧啶的PAM序列，這種基于Cpf1的新型堿基編輯器實現(xiàn)了在腺嘌呤/胸腺嘧啶富集區(qū)域的堿基編輯操作。在拓展編輯區(qū)域的同時，基于Cpf1的新型堿基編輯器所產(chǎn)生的編輯副產(chǎn)物也較低，因此具有更高的編輯精準(zhǔn)度。這種基于Cpf1的新型堿基編輯器與現(xiàn)有的基于Cas9的堿基編輯器可實現(xiàn)堿基編輯的有效互補(bǔ)，為堿基編輯系統(tǒng)在基礎(chǔ)研究及未來臨床領(lǐng)域的全面深入應(yīng)用提供了新方法、拓展了新思路。
文章鏈接：
Li XS et al. Base editing with a cpf1–cytidine deaminase fusion. Nat Biotech, 2018, doi:10.1038/nbt.4102.
制版編輯：黃玉瑩 |
