Nature Biotech | 杨力/陈佳/杨贝提出基因编辑领域发展新方向

来源：iNature

　2019年4月18日，中国科学院上海营养与健康研究所杨力研究员与上海科技大学生命技术学院陈佳教授、上海科技大学免疫化学研究所杨贝副研究员，应邀在国际知名学术期刊《自然-生物技术》（Nat Biotechnol）上发表题为“To BE or not to BE, that is the question”的新闻与视角（News and Views）评论文章，对近期发表在Science和Nat Biotechnol上有关碱基编辑研究的最新进展进行介绍，并展望了碱基编辑领域未来可能的发展新方向。另外，iNature发现杨力在近期取得了以下丰硕的成果：

2018年7月26日，陈玲玲及杨力合作在Mol Cell在线发表题为“The Biogenesis, Functions, and Challenges of Circular RNAs”的综述，该综述回顾了circRNA生物发生和功能的最新进展，并讨论了circRNA研究中的技术障碍（点击阅读）；

2018年3月19日，杨力，陈佳及黄行许合作在Nature Biotechnology发表题为“Base editing with a Cpf1–cytidine deaminase fusion”的研究论文，该研究首次开发了一系列基于CRISPR-Cpf1的碱基编辑工具，它们能够以非常低的indel形式和非C-to-T替换进行有针对性的碱基编辑，并且可以在富含A / T的区域进行编辑。未来，预计其他Cpf1酶（例如，识别TTN PAM8的FnCpf1）或工程化的Cpf1 可用于进一步增强dCpf1的碱基编辑作用（点击阅读）；

2018年1月5日，杨力及陈玲玲在国际著名学术期刊Mol Cell发表了题为“N6-methyladenosines modulate A-to-I RNA editing”的最新研究成果，揭示了两种最为普遍存在的RNA水平修饰－腺苷N6位置上的甲基化(m6A)和腺苷至次黄苷碱基编辑(A-to-I editing)－之间的互作关系，阐明了m6A修饰对A-to-I编辑的负向调控作用及其机制（点击阅读）；

2017年12月11日，杨力，陈佳及沈彬合作研究揭示了胞嘧啶脱氨酶（APOBEC）在CRISPR/Cas9引发的DNA断裂修复过程中产生突变的新机制，并为进一步提高基因组编辑保真度提供了新思路。相关成果以“APOBEC3 induces mutations during repair of CRISPR-Cas9-generated DNA breaks”为题，在线发表在国际知名学术期刊Nature Structural & Molecular Biology 上（点击阅读）；

2017年11月24日，Science发表了杨力研究员与陈玲玲研究员合作的题为“Enhancing the RNA engineering toolkit”的perspective文章,对在当期Science和近期在Nature上发表的两项独立研究工作进行了点评和推荐（点击阅读）；

杨力与陈佳、杨贝开展合作研究，利用共表达尿嘧啶糖苷酶抑制剂（uracil DNA glycosylase inhibitor, UGI）的方法，开发了一种基于碱基编辑器3（base editor 3, BE3）的增强型碱基编辑器（enhanced base editor, eBE），实现了更高准确度的基因组单碱基编辑。相关成果“Enhanced base editing by co-expression of free uracil DNA glycosylase inhibitor”，于2017年8月29日在知名学术期刊Cell Research上在线发表（点击阅读）；

近年来，利用CRISPR/Cas9基因编辑系统与核苷脱氨酶整合而发展出的新型碱基编辑系统（Base Editor, BE），包括可实现C-to-T编辑的胞嘧啶碱基编辑器（Cytosine Base Editor, CBE）和实现A-to-G编辑的腺嘌呤碱基编辑器（Adenine Base Editor, ABE），可在单碱基水平实现精准高效的基因组定向编辑。这种新型碱基编辑系统，理论上不会对基因组DNA造成双链断裂损伤，且可对上千种引起人类疾病的基因组碱基突变进行定点矫正，因此拥有广泛的临床应用前景。然而，最近发表在Science杂志上的两项研究表明，与传统的Cas9相比，一种早期构建的胞嘧啶碱基编辑器BE3可在小鼠胚胎和水稻的基因组中造成比Cas9更多的非特异性突变，且这些非特异突变的产生不依赖于sgRNA的特异性引导（Zuo et al., 2019, Science; Jin et al., 2019, Science）；而相同条件下的腺嘌呤碱基编辑器却并没有产生这些脱靶效应（Zuo et al., 2019, Science; Jin et al., 2019, Science; Kim et al., 2019, Nat Biotechnol）。

虽然上述发表的研究中没有详细报道BE3造成非特异性突变的机制，在该新闻与视角文章中，陈佳等推测BE3中的胞嘧啶脱氨酶可能通过不依赖sgRNA介导的胞嘧啶脱氨反应造成意外的脱靶效应；并相应提出一些降低胞嘧啶碱基编辑器非特异性突变的策略，如通过替换或改造碱基编辑器中的胞嘧啶脱氨酶实现可控的脱氨活性或与底物DNA结合的能力等。最后，文章也指出基于低活性胞嘧啶脱氨酶所构建的胞嘧啶碱基编辑器，可能无法有效介导在组织器官或者体细胞（如原代血细胞）中的基因组靶向碱基编辑。因此，如何发展新策略构建低脱靶率的高效碱基编辑系统将成为碱基编辑领域未来发展的难点和突破点。

杨力研究员长期从事多组学生物信息分析研究。近期与上海科技大学陈佳教授团队、黄行许教授团队和杨贝副研究员团队开展合作，阐明了APOBEC在CRISPR/Cas9引起的基因组DNA断裂修复过程中产生突变的分子机制（Lei et al., 2018, Nat Struct Mol Biol），并成功创建多种新型碱基编辑系统（Wang et al., 2017, Cell Res; Li et al., 2018, Nat Biotechnol; Wang et al., 2018, Nat Biotechnol）。

注：解析转载自中国科学院上海营养与健康研究所官网

解析链接：

http://www.sinh.cas.cn/xwgg/kyjz/201904/t20190419_5277715.html

参考信息：

https://www.nature.com/articles/s41587-019-0119-x