单碱基基因编辑存在脱靶效应,会导致rna突变嘛_单碱基基因编辑存在脱靶效应会导致RNA突变

《自然》杂志最近发表的一项研究报告显示，单碱基基因编辑存在脱靶效应，会导致RNA突变。这颠覆了科学界原本认为单碱基基因编辑的编辑效果在应用过程中更准确、更安全的认识。

研究成果一发表，就在生物学研究领域引起轩然大波，研究人员不得不重新考虑单碱基基因编辑系统的安全性，这给这项技术的进一步应用带来了一定的障碍。

近年来，基因编辑的研究和应用在几乎所有的生物医学领域都得到了迅速发展。基因编辑是一套技术，使科学家能够改变生物体的DNA。这些技术允许在基因组的特定位置添加、去除或改变遗传物质。目前，研究人员已经开发了几种基因组编辑方法。

CRISPR-Cas9基因编辑系统是最热门的工具之一。包含有规律间隔的短回文重复序列和CRISPR相关蛋白9。这个系统最早是在细菌中发现的，是细菌抵御噬菌体的“防御武器”。

这个系统的工作原理可以简单概括为Cas9的编辑操作，一种在gDNA的指导下敲除和添加目的基因的酶。

此外，该系统旨在编辑DNA双链多碱基。但随着研究的深入，研究人员发现CRISPR-Cas9存在脱靶风险，即导入CRISPR-Cas9后会导致非靶区基因发生变化。由于该技术直接修改生物基因组，具有难以消除的遗传效应，脱靶效应具有很大的潜在危害。

图CRISPR-Cas9基因编辑系统(来源：bing)

2016年，哈佛大学布罗德研究所(Broad Institute)的David R. Liu教授对CRISPR-Cas9技术进行了改造，开发出第一个可以编辑DNA单个碱基的基因编辑技术CBE(胞嘧啶碱基编辑器)，可以将C-G碱基对转化为T-A碱基对。很快，团队获得了可以将A-T碱基对转化为G-C碱基对的碱基编辑器ABE(腺嘌呤碱基编辑器)。顾名思义，单碱基基因编辑系统就是对单个目标碱基进行识别和编辑，可以从根本上治疗很多单碱基突变疾病。

图1单碱基基因编辑示意图(来源：bing)

理论上，由于单碱基基因编辑的识别窗口很窄，脱靶风险会更低。同时单碱基突变的影响远小于普通的CRISPR-Cas9基因编辑系统。

现在，这种认识被一项新的研究打破了。

J.来自马萨诸塞州总医院的病理学家和分子生物学家Keith Joung及其团队筛选了常见的单碱基编辑系统，并在人类肝脏和肾脏细胞中检测和分析了这些系统。

下面的结果让研究人员大吃一惊。单碱基基因编辑的关键酶——脱氨酶会改变靶细胞内的RNA，将其胞嘧啶转化为尿嘧啶，导致蛋白质编码和非编码序列的突变，整个RNA突变量巨大，严重影响其下游蛋白质的翻译和修饰。

图2脱氨酶的已知和未知活性(来源：crispr指导的DNA碱基编辑诱导的转录本基因组偏离靶RNA编辑)

为了解决单碱基基因编辑的脱靶效应，J.Keith Joung教授团队通过优化单碱基编辑的两个关键酶，大大降低了RNA的脱靶效应，使RNA突变率分别降低了390倍和3800倍。同时，这些改进的酶可以更精确地实现DNA编辑。

J.Keith Joung教授表示，他们的发现并不是给单碱基基因编辑泼冷水，而是借此机会推动CRISPR的进一步完善。只有这样，单碱基基因编辑系统才能更安全地应用于基础研究和临床治疗。