日前，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所左二偉團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)其他科研單位合作，首次證實(shí)線粒體堿基編輯器(DdCBE)會(huì)導(dǎo)致核基因組嚴(yán)重的脫靶效應(yīng)，因而醫(yī)學(xué)應(yīng)用存在嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。該研究對(duì)研發(fā)高效安全的線粒體堿基編輯器具有指導(dǎo)意義。3月18日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《細(xì)胞發(fā)現(xiàn)》(Cell Discovery)。

線粒體堿基編輯器是美國(guó)博德研究所2020年研發(fā)的一項(xiàng)基因編輯技術(shù)，它可直接針對(duì)雙鏈線粒體DNA，將C·G堿基對(duì)編輯為T·A堿基對(duì)。與作用于單鏈DNA的胞嘧啶堿基編輯器(CBE)不同，線粒體堿基編輯器可以在雙鏈DNA相應(yīng)位點(diǎn)發(fā)生脫氨基作用，達(dá)到堿基編輯的目的。此前研究發(fā)現(xiàn)，胞嘧啶堿基編輯器會(huì)導(dǎo)致基因組范圍內(nèi)完全隨機(jī)無(wú)法預(yù)測(cè)的脫靶效應(yīng)，由此引起人們對(duì)線粒體堿基編輯器安全性的關(guān)注。

該研究利用脫靶檢測(cè)技術(shù)GOTI (Genome-wide Off-target analysis by Two-cell embryo Injection)，分析了線粒體堿基編輯器對(duì)線粒體DNA和核DNA的影響，發(fā)現(xiàn)其在核DNA上產(chǎn)生了大量的基因組范圍內(nèi)的SNV脫靶效應(yīng)，在線粒體基因組上發(fā)現(xiàn)了頻率較低的脫靶。與作用于單鏈DNA的胞嘧啶脫氨酶APOBEC1不同，線粒體堿基編輯器中的DddA是一種以雙鏈DNA為底物的獨(dú)特類型的胞嘧啶脫氨酶，這可能是線粒體堿基編輯器比胞嘧啶堿基編輯器會(huì)產(chǎn)生更多的SNV脫靶效應(yīng)的原因。理論上，線粒體堿基編輯器會(huì)在N端線粒體靶向信號(hào)的引導(dǎo)下進(jìn)入線粒體，然而結(jié)果表明，在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，線粒體信號(hào)肽不能阻止線粒體堿基編輯器進(jìn)入細(xì)胞核，導(dǎo)致其在核基因組上產(chǎn)生了嚴(yán)重的脫靶效應(yīng)。

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家科技重大專項(xiàng)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。

關(guān)鍵詞： 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 科研單位 結(jié)果表明