基因編輯大牛Nature子刊發文：CRISPR單鹼基編輯準確！

來自韓國基礎科學研究所IBS的研究人員發表了題為「Genome-wide target specificities of CRISPR RNA-guided programmable deaminases」的文章，證實了最近研發的基因編輯方法的準確性。這一研究成果公布在4月10日的Nature Biotechnology雜誌上。

文章的通訊作者是基因編輯領域的大牛KIM Jin-Soo，其研究組曾在Nature等頂級雜誌發表多篇文章，提出了CRISPR技術領域的不少創新想法，比如他們曾設計出了目前最小的CRISPR-Cas9，並通過腺伴隨病毒(AAV)將其遞送到了肌細胞和小鼠的眼睛裡，用以編輯導致失明的基因。

對於最新這項研究，Kim表示，「這是第一次在整個基因組水平上驗證了這種鹼基編輯的準確性」。

基因編輯工具的快速發展令整個生物學研究領域瘋狂，目前第三代DNA剪刀的主角是CRISPR，這是一種比其前身更快更便宜的工具。CRISPR-Cas9和CRISPR-Cpf1通過切除小的DNA序列，訥訥感沉默或降低錯誤基因的表達。然而，去年一種新的鹼基編輯方法：不會引起隨機的DNA缺失和插入，而是替換一個DNA基因，吸引了生物學家的注意。

這種基因校正方法很關鍵，因為一些疾病就是因為DNA的四種基本組分之一（腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鳥嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T））出錯引起的。DNA中的單核苷酸錯誤被稱為點突變，由點突變引起的疾病包括：囊性纖維化，鐮狀細胞性貧血和色盲。

與現有的第三代DNA剪刀不同，單鹼基編輯方法是由與CRISPR-Cas9（nCas9，切口酶）變體與另外一種稱為胞嘧啶脫氨酶（cytosine deaminase）構成，用T代替C，通過導向RNA直接指向正確DNA位置。不過到目前為止，還不知道這種鹼基編輯器是僅在錯誤基因區域中發揮作用，還是能在其它區域進行替換（脫靶）。

上個月，IBS的研究人員分別改變了肌營養不良蛋白基因（Dmd），以及酪氨酸酶基因（Tyr）中的單個核苷酸，用以檢驗CRISPR-nCas9胞苷脫氨酶的融合。研究獲得了兩方面的成功：攜帶Dmd基因單個核苷酸突變的小鼠胚胎，導致小鼠肌肉中無法產生dystrophin蛋白；另外一種是攜帶Tyr突變的小鼠，顯示的病症是白化病性狀。Dystrophin蛋白與肌肉肌營養不良症疾病相關，酪氨酸酶控制黑素的生成。

而在最新這項研究中，他們又在基因組範圍能驗證了這一方法的準確性，並在肌營養不良蛋白和酪氨酸酶基因中修改了單個核苷酸。

為了確定整個基因組的基因編輯正確性，研究人員修改了一種錯誤檢測技術：Digenome-seq，這一技術可在全基因組範圍內檢測人類細胞中的CRISPR/Cas9脫靶效應（新方法終結CRISPR-CAS9爭論）。同時也改進了計算機程序（Digenome 2.0），更全面地識別脫靶，比較了不同的導向RNA，從而找到了減少故障並增加特異性的RNA。

利用這種技術，研究人員驗證了鹼基編輯器技術的正確性，並且發現它比當前第三代CRISPR-Cas9更準確。鹼基編輯技術能誘導人類基因組中1-67個位點發生C-to-T轉換，而CRISPR-Cas9在30-241個位點能進行切割，這意味著鹼基編輯器正在減少脫靶變化。 「因此，預計這些鹼基編輯器將會成為廣泛使用的受歡迎CRISPR技術，」Kim說。