主編點評文章丨鹼基編輯系統研究最新進展及應用

■ 主編導讀

以

CRISPR/Cas9

基因編輯系統為代表的基因組編輯技術可以顯著提高基因敲除及定點修飾的效率。傳統的

CRISPR/Cas9

技術透過在靶點處產生

DNA

雙鏈斷裂，誘發細胞內的同源重組和非同源末端連線修復途徑，進而實現對基因組

DNA

的定點敲除、替換、插入等修飾。然而，由

DNA

雙鏈斷裂引發的

DNA

修復很難實現高效穩定的單鹼基突變。為了實現對單一鹼基的編輯，可將

Cas9

蛋白與胞嘧啶脫氨酶組成融合蛋白。當融合蛋白在引導

RNA

的引導下靶向基因組

DNA

時，胞嘧啶脫氨酶可結合到由

Cas9

蛋白、引導

RNA

及基因組

DNA

形成的

R

環區的區域性單鏈

DNA

處，將該區域性單鏈

DNA

上一定範圍內的胞嘧啶

（C）

脫氨變成尿嘧啶

（U）

，進而透過

DNA

複製或修復，將

U

轉變為胸腺嘧啶

（T）

，最終將

C-G

鹼基對替換為

T-A

鹼基對。

徐鑫等作者

對胞嘧啶鹼基編輯器、腺嘌呤鹼基編輯器的基本原理、技術迭代、問題挑戰進行了詳細的綜述。除了這兩個可實現鹼基轉換的編輯器之外，最近還出現了能夠實現鹼基顛換的先導編輯器

（Prime editor）

，也值得讀者關注。

論文概覽

標題

鹼基編輯系統研究最新進展及應用

作者

徐鑫，劉明軍

引用

徐鑫

，

劉明軍

。

鹼基編輯系統研究最新進展及應用

。

生物工程學報

， 2021， 37（7）： 2307-2321。

摘要：

CRISPR

系統能夠在基因組

DNA

中完成精準編輯，但依賴於細胞內的同源重組

（Homology directed recombination

，

HDR）

修復途徑，且效率極低。基於

CRISPR/Cas9

系統開發的鹼基編輯技術

（Base editing）

透過將失去切割活性的核酸酶與不同鹼基脫氨基酶融合，構建了兩套鹼基編輯系統

（Base editors

，

BE）

：胞嘧啶鹼基編輯器

（Cytosine base editor

，

CBE）

和腺嘌呤鹼基編輯器

（Adenine base editor

，

ABE）

。這兩類編輯器分別能夠在不產生

DNA

雙鏈斷裂的前提下在基因靶位點完成

C>T （G>A）

或

A>G （T>C）

的替換，最終實現精準的鹼基編輯。目前鹼基編輯技術已經廣泛應用於基因治療、動物模型構建、精準動物育種和基因功能分析等領域，為基礎和應用研究提供了強大的技術工具。文中概括了鹼基編輯技術的研發過程、技術優勢、應用現狀、存在問題及改進策略，以期為相關領域的科研人員瞭解和使用鹼基編輯系統提供參考。

圖片摘要

圖

1

胞嘧啶鹼基編輯

圖

2

腺嘌呤鹼基編輯

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原文連結：

http：//journals。im。ac。cn/cjbcn/article/abstract/gc21072307