近日，中國農業科學院深圳農業基因組研究所、中科院神經科學研究所、四川大學和中科院上海營養所等單位，針對DNA單堿基編輯器脫靶現象進行了驗證和優化，進一步驗證了BE3與ABE兩種DNA單堿基編輯器在RNA水平上的脫靶現象，提出了優化方案，有效降低了脫靶效應。相關研究成果在線發表在《自然（Nature）》上。
單堿基編輯技術是自2012年CRISPR/Cas9技術問世以來最被寄予厚望的高精度基因編輯技術。由于單堿基基因編輯器不造成DNA雙鏈斷裂，過去一直被認為比傳統方法更加高效而安全，成為基因治療等領域的熱門工具之一。但今年3月以來，多位中外科學家發文報道單堿基編輯技術在DNA水平和RNA水平上均存在脫靶效應，促使人們對單堿基編輯工具安全性進行重新審視。驗證單堿基編輯工具的脫靶效應，開發更高精度的單堿基基因編輯技術對推動該技術走向應用領域具有重大意義。
此前，基因組所研究建立新型脫靶檢測技術GOTI，可以檢測到之前的脫靶檢測手段無法發現的完全隨機脫靶位點，促使科研人員據此開發精度更高、安全性更好的新一代基因編輯工具。
此次，基因組所參與的合作研究發現，DNA單堿基編輯工具CBE和ABE均存在大量的RNA脫靶效應，相比于對照組，CBE或ABE處理的細胞的RNA SNV平均增加了15倍之多。這一結論加強了世人對單堿基編輯工具的安全性的審視。
為了獲得更加精準的單堿基編輯工具，研究團隊將BE3系統大鼠來源的rAPOBEC1更換為人源的hAPOBEC3A，并對其結合單鏈RNA的結構域進行點突變，獲得了3種高保真度的BE3突變體，均能夠有效降低RNA脫靶并保留了單堿基DNA編輯效率，這一改良顯著優于國際上其他團隊的研究結果。同時，團隊針對ABE系統也進行了優化，以降低脫氨酶TadA*的RNA結合活性的思路進行點突變，優化后的系統在降低RNA脫靶現象的同時，維持了其在DNA上的編輯活性。此外，研究團隊開發的ABE(F148A)突變體還能夠縮小編輯窗口，實現更加精準的DNA編輯，有望在未來成為一種更加安全、更加精準的基因編輯工具。
研究團隊一系列的研究成果極大優化了單堿基基因編輯技術，降低了脫靶率，為基因編輯技術進一步在農業、醫學等領域的應用奠定了基礎。審稿人對該研究給出了高度評價，認為這是該領域的重要發現，對基因編輯領域具有重要價值。（通訊員 趙華）
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1314-0
