深圳子科生物報道：來自上?？萍即髮W(xué)，中國科學(xué)院－馬普計算生物學(xué)研究所的研究人員發(fā)表了題為“Efficient base editing in methylated regions with a human APOBEC3A-Cas9 fusion”的文章，開發(fā)出一系列基于人胞嘧啶脫氨酶APOBEC的新型普適堿基編輯器，其中基于人APOBEC3A（hA3A）的堿基編輯器可高效介導(dǎo)甲基化胞嘧啶mC到胸腺嘧啶T的編輯。

這一研究成果公布在8月20日Nature Biotechnology雜志上，文章的通訊作者為中國科學(xué)院－馬普計算生物學(xué)研究所研究員，上?？萍即髮W(xué)特聘教授楊力，上?？萍即髮W(xué)陳佳和黃行許，第一作者為王瀟、李佳楠、楊貝和王瀅，韋佳。

近年來，將CRISPR/Cas 基因編輯酶（如CRISPR/Cas9、CRISPR/Cpf1等）與核酸脫氨編輯酶（如胞嘧啶脫氨酶APOBEC/AID、腺嘌呤脫氨酶ADAR等）整合發(fā)展出的堿基編輯系統(tǒng)（Base Editor,BE），可在單堿基水平對基因?qū)崿F(xiàn)高效率的靶向編輯改造。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單堿基突變進行定點矯正，因此擁有巨大的臨床應(yīng)用潛力。堿基編輯技術(shù)于2017年被《科學(xué)》雜志評為全球十大年度科學(xué)突破之一，進一步凸顯出該領(lǐng)域在科學(xué)研究和臨床應(yīng)用上的重要潛力。

在這項最新的研究中，合作團隊首先利用生物信息學(xué)方法系統(tǒng)分析了與人類疾病相關(guān)的單堿基突變，發(fā)現(xiàn)很多胸腺嘧啶T到胞嘧啶C的突變大部分處于CpG二核苷酸位點。而在哺乳動物基因組中，CpG位點的胞嘧啶通常易被甲基化修飾。

目前已報導(dǎo)的堿基編輯系統(tǒng)大多是利用大鼠APOBEC1（rA1）作為脫氨酶進行基因組編輯，合作團隊的研究發(fā)現(xiàn)此類rA1依賴的堿基編輯通常會受到DNA甲基化修飾水平的影響，因此在基因組DNA高甲基化區(qū)域無法實現(xiàn)高效的堿基編輯。

為了實現(xiàn)高甲基化區(qū)域內(nèi)的高效堿基編輯，合作團隊利用十余種來自不同物種的APOBEC胞嘧啶脫氨酶家族蛋白構(gòu)建出一系列新型堿基編輯器，可廣泛用于胞嘧啶C至胸腺嘧啶T單堿基編輯。

更為重要的是，合作團隊通過一系列篩選分析，發(fā)現(xiàn)基于人APOBEC3A的堿基編輯器（hA3A-BE）可在基因組高甲基化區(qū)域?qū)崿F(xiàn)高效的甲基化胞嘧啶mC至胸腺嘧啶T單堿基編輯。深入研究發(fā)現(xiàn)，hA3A-BE是一種普適且高效的堿基編輯器，可在已檢測的多種環(huán)境中實現(xiàn)胞嘧啶C（或甲基化胞嘧啶mC）至胸腺嘧啶T的高效編輯。最后，通過對人APOBEC3A的系統(tǒng)性改造，研究團隊縮小了hA3A-BE的編輯區(qū)間，進一步提高了其堿基編輯的精度。

與之前報道的基于大鼠APOBEC1的堿基編輯器相比，基于人APOBEC3A的新型堿基編輯器應(yīng)用范圍更加廣泛，這為堿基編輯系統(tǒng)在基礎(chǔ)研究及未來臨床領(lǐng)域的全面深入應(yīng)用提供了新工具、新方法和新思路。

陳佳課題組長期從事DNA損傷修復(fù)機制以及基因編輯相關(guān)的研究工作，此前已闡明APOBEC胞嘧啶脫氨酶在CRISPR/Cas9介導(dǎo)的基因編輯過程中產(chǎn)生突變的分子機制（Lei et al., 2018, Nature Structural & Molecular Biology）；成功創(chuàng)建增強型Cas9堿基編輯器（Wang et al., 2017, Cell Research）以及可在基因組A/T富集區(qū)域內(nèi)開展有效編輯的Cpf1堿基編輯器（Li et al., 2018, Nature Biotechnology）；陳佳教授還應(yīng)邀接受《細胞》雜志采訪探討基因編輯領(lǐng)域的未來發(fā)展方向（Chen et al., 2018,Cell）。

原文標(biāo)題：

Efficient base editing in methylated regions with a human APOBEC3A-Cas9 fusion