科研進(jìn)展

新一代堿基編輯器問世

日期:2024-01-11

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      堿基編輯(BE)是一種前沿的基因組編輯技術(shù)。中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所畢昌昊研究員帶領(lǐng)的合成生物技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)和張學(xué)禮研究員帶領(lǐng)的微生物代謝工程研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了不依賴脫氨酶(DAF)的堿基編輯器DAF-CBE和DAF-TBE,在大腸桿菌和哺乳動物細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)了高效的堿基顛換編輯。相關(guān)成果近日發(fā)表于《自然-生物技術(shù)》。

研究團(tuán)隊(duì)首先改造了人源尿嘧啶糖基化酶(UNG)的兩個(gè)突變體,獲得了兩種高活性的DNA糖基化酶,分別作用于胞嘧啶堿基的CDG4和胸腺嘧啶堿基的TDG3。隨后,研究團(tuán)隊(duì)將這兩種DNA糖基化酶與nCas9(Cas9,D10A)融合,構(gòu)建了CDG4-nCas9和TDG3-nCas9兩種堿基編輯器,用于在大腸桿菌中進(jìn)行C-to-A和T-to-A的編輯。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,這兩種堿基編輯器在大腸桿菌中的編輯效率最高分別達(dá)到58.7%和54.3%。

研究團(tuán)隊(duì)針對Homo sapiens密碼子優(yōu)化版本的CDG4-nCas9和TDG3-nCas9,在HEK293T細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)了C-to-G和T-to-G的顛換編輯,編輯效率分別達(dá)到38.8%和48.7%。這兩種編輯器的脫靶效果低于常用的胞嘧啶堿基編輯器(BE4max)和糖基化酶堿基編輯器(CGBEs)。研究團(tuán)隊(duì)將這兩個(gè)編輯器命名為DAF-CBE和DAF-TBE,在優(yōu)化后成功實(shí)現(xiàn)了人誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞(hiPSC)高效編輯。

與現(xiàn)有的引導(dǎo)編輯器或糖基化酶堿基編輯器相比,DAF-BEs具有相當(dāng)?shù)木庉嬓?、更小的尺寸和更低的脫靶率,擴(kuò)展了堿基編輯器的編輯類型,為工業(yè)菌株鑄造和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域相關(guān)研究提供了新的技術(shù)工具。


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