開發(fā)出靶向能力和編輯效率得到改善的堿基編輯器

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來源：細(xì)胞

2019-07-29

在一項(xiàng)新的研究中，來自美國(guó)布羅德研究所、哈佛大學(xué)和波士頓兒童醫(yī)院的研究人員利用一種稱為“噬菌體輔助的堿基編輯器連續(xù)進(jìn)化（phage assisted continuous evolution of base editors, BE-PACE）”的系統(tǒng)開發(fā)出一種改進(jìn)堿基編輯器的編輯效率的新方法。相關(guān)研究結(jié)果于2019年7月22日在線在Nature Biotechnology期刊上，論文標(biāo)題為“Continuous evolution of base editors with expanded target compatibility and improved activity”。在這篇論文中，他們描述他們的新系統(tǒng)及其作用機(jī)制。

CRISPR基因編輯系統(tǒng)的開發(fā)使得通過對(duì)基因進(jìn)行編輯來阻止遺傳性疾病成為可能。但是這種系統(tǒng)的問題仍然存在---最值得注意的是，已有研究表明有可能對(duì)錯(cuò)誤的基因進(jìn)行了編輯。正因?yàn)槿绱?，科學(xué)家們正在尋求提高這些系統(tǒng)的編輯準(zhǔn)確性的方法，使得它們足夠安全而可用于人類患者。

在這項(xiàng)新的研究中，這些研究人員開發(fā)出一種稱為BE-PACE的系統(tǒng)，它可用于改進(jìn)胞嘧啶堿基編輯器（CBE）。他們利用他們的系統(tǒng)進(jìn)化出一種稱為evoAPOBEC1-BE4max的CBE。他們報(bào)道他們的測(cè)試表明它對(duì)胞嘧啶（在GC序列中）進(jìn)行編輯的效率是現(xiàn)有系統(tǒng)的26倍，即便它對(duì)所有其他的測(cè)試序列中的胞嘧啶進(jìn)行編輯時(shí)，也仍然保持較高的編輯效率。他們進(jìn)一步報(bào)道對(duì)一種經(jīng)過進(jìn)化的稱為evoFERNY的脫氨酶的測(cè)試結(jié)果表明它比APOBEC1小29％。

這些研究人員指出，限制其他CBE的編輯效率的因素之一是APOBEC1對(duì)天然序列的偏好性，這導(dǎo)致GC基序發(fā)生較差的脫氨作用。為了克服這個(gè)問題，他們使用了PACE系統(tǒng)，這是因?yàn)樗鼈兡軌蛟谝惶靸?nèi)進(jìn)行多代選擇、突變和復(fù)制。他們的目標(biāo)是構(gòu)建出具有改善的靶向能力的堿基編輯器。他們報(bào)道，他們開發(fā)的BE-PACE系統(tǒng)在過夜的宿主細(xì)胞培養(yǎng)物中以幾乎十倍的噬菌體增殖速率進(jìn)行了測(cè)試，而且它們展示出對(duì)攜帶堿基編輯器的噬菌體（下稱堿基編輯器噬菌體）的選擇性提高了1000倍。

這些研究人員還構(gòu)建出另一種BE-PACE系統(tǒng)來解決APOBEC1的序列限制問題。這導(dǎo)致他們開發(fā)出的噬菌體克隆在測(cè)試期間的活性得到了28倍的改善。為了證實(shí)它們?cè)趬A基編輯上得到改進(jìn)，他們對(duì)BE4max堿基編輯器的幾種進(jìn)化的脫氨酶變體進(jìn)行了亞克隆，并使用向?qū)NA將它們插入到測(cè)試細(xì)胞中。

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