潑冷水？Nature：單鹼基編輯會導致RNA脫靶變異

The enzyme that gives a powerful tool known as a 「base editor」 the ability to change DNA also has an off-target effect on RNA (above). NOBEASTSOFIERCE SCIENCE/ALAMY STOCK PHOTO

2016年，來自哈佛大學/Broad研究所的David R. Liu教授團隊在《Nature》上發表了一項突破性成果——改造CRISPR-Cas9技術，研發出首個可編輯DNA單個鹼基「魔剪」技術CBE（Cytosine Base Editor），可以將C-G鹼基對轉變成T-A鹼基對。時隔一年，該團隊再次升級，獲得可將A-T鹼基對轉變成G-C鹼基對的鹼基編輯器ABE（Adenine Base Editor）。

相比於傳統切割DNA雙鏈的CRISPR/Cas9技術相比，單鹼基編輯器以脫氨酶來修飾特定的核苷酸，從而可靶向特定DNA（例如將胞嘧啶改變為胸腺嘧啶），其編輯效果更為精準，所以在疾病治療、缺陷修復上被寄予了更大的希望。

然而現在，一樣是發表在《Nature》期刊上的一項新研究卻表明，單鹼基編輯同樣面臨「脫靶」風險，會造成RNA突變。這可能會增加基於該技術的療法的風險和複雜性，並妨礙其他應用。

CRISPR技術有很大的潛能，但是也存在很多潛在的安全問題，其中最為突出的就是脫靶效應（即編輯範圍之外的DNA），但是過去的研究並沒有探究其對RNA的影響。

在這項新研究中，來自麻省總醫院的病理學家和分子生物學家J. Keith Joung和團隊篩選了常見的單鹼基編輯系統，將其應用於人類肝臟和腎臟細胞。結果顯示，脫氨酶會改變RNA，將其胞嘧啶（cytosines）轉變成尿嘧啶（uracil），從而導致蛋白質編碼和非編碼序列的突變。而且這種突變數量是成千上萬的。

J. Keith Joung教授

「這個結果提醒我們，當考慮基因編輯的脫靶效應時，需要考慮得不僅僅是遺傳改變。」 J. Keith Joung強調道。他們並不認為這是給單鹼基編輯器潑冷水，而是提醒改良版的CRISPR-需要進一步完善才能安全地應用於基礎研究和臨床。

欣慰的是，Keith Joung團隊發現，通過優化兩種單鹼基編輯的關鍵酶，可以大大減少RNA脫靶效應，將RNA變異率減少390倍和3800倍。而且，這些改良酶表現出更精準的DNA編輯效率。

David R. Liu教授對此表示，他自己的實驗室也對RNA脫靶效應進行了水平，發現其變異水平低於Keith Joung研究的水平。他認為，一些差異可能與分析方式有關，而不是單鹼基編輯的真實差異。「或許我們可以設計僅適用於RNA或者DNA的鹼基編輯。」他預期道。

End

參考資料：

[1]Transcriptome-wide off-target RNA editing induced by CRISPR-guided DNA base editors

[2]Base Editors Cause Off-Target Mutations in RNA

[3]Powerful CRISPR cousin accidentally mutates RNA while editing DNA target

[4]CRISPR base editors can induce wide-ranging off-target RNA edits

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