记者1月9日从中国科学院天津工业生物技术研究所获悉，该所毕昌昊研究员团队和张学礼研究员团队，合作开发了不依赖脱氨酶(DAF)的新型碱基编辑器DAF-CBE和DAF-TBE，分别在大肠杆菌中实现C-to-A、T-to-A的碱基颠换，在哺乳动物细胞中实现C-to-G、T-to-G的碱基颠换。
该成果扩展了碱基编辑器的类型，为工业菌株改造和生物医药等领域研究提供了新的技术工具。相关研究成果近日发表于国际期刊《自然·生物技术》。
据介绍，碱基对是形成DNA、RNA单体以及编码遗传信息的化学结构。组成碱基对的碱基包括A、G、T、C、U。碱基编辑作为一种前沿的基因组编辑技术，可以在不切割DNA双链的情况下，实现对单个碱基的精准编辑，因此也被公认为更具安全性。该技术已广泛应用于基础研究、基因治疗和细胞工厂构建等领域。
常用的DNA碱基编辑器，主要通过将可编程的DNA结合蛋白(如Cas9)与碱基脱氨酶融合实现，包括胞嘧啶碱基编辑器(CBE)、腺嘌呤碱基编辑器(ABE)以及糖基化酶碱基编辑器(GBE)等。它们可以实现C-to-T、A-to-G以及C-to-G等种类的碱基编辑。然而，这些碱基编辑器主要针对C和A碱基的直接编辑，并且它们所包含的脱氨酶可能导致非Cas9依赖的DNA或RNA脱靶。
“为了扩展碱基编辑的类型，并避免使用脱氨酶，研究团队构建了两种碱基编辑工具。它们只包含一个胞嘧啶-DNA糖基化酶(CDG)或胸腺嘧啶-DNA糖基化酶(TDG)和nCas9两个组分。”毕昌昊介绍。
研究团队首先通过定向进化改造人源尿嘧啶糖基化酶(UNG)的两个突变体，获得了两种高活性的DNA糖基化酶，分别可以作用于胞嘧啶碱基的CDG4和胸腺嘧啶碱基的TDG3。随后，研究团队将这两种DNA糖基化酶与nCas9(Cas9，D10A)融合，构建了DAF-CBE和DAF-TBE碱基编辑器，用于在大肠杆菌中进行C-to-A和T-to-A的编辑。实验结果显示，这两种碱基编辑器在大肠杆菌中的编辑效率最高分别达到58.7%和54.3%。
研究团队又对这两种碱基编辑器进行了人类密码子优化，在HEK293T细胞中实现了C-to-G和T-to-G的颠换编辑，编辑效率分别达到38.8%和48.7%。而且，这两种编辑器的脱靶效果低于常用的CBE和GBE。
此外，DAF-CBE和DAF-TBE碱基编辑器还成功实现了人诱导多功能干细胞的高效编辑。
(责任编辑：韩梦晨)
