堿基編輯系統(tǒng)研究進(jìn)展

宗媛，高彩霞

堿基編輯系統(tǒng)研究進(jìn)展

宗媛，高彩霞

中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所，植物細(xì)胞與染色體工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，基因組編輯中心，北京 100101

堿基編輯技術(shù)(base editing)是基于CRISPR/Cas系統(tǒng)發(fā)展起來(lái)的新型靶基因修飾技術(shù)，目前依據(jù)堿基修飾酶的不同可分為胞嘧啶堿基編輯器(cytosine base editor, CBE)和腺嘌呤堿基編輯器(adenine base editor, ABE)。這兩類堿基編輯系統(tǒng)利用胞嘧啶脫氨酶或人工進(jìn)化的腺嘌呤脫氨酶對(duì)靶位點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)的堿基編輯，最終可以分別實(shí)現(xiàn)C-T (G-A)或A-G (T-C)的堿基替換。堿基編輯技術(shù)自2016年被開(kāi)發(fā)以來(lái)，因其高效、不依賴DNA雙鏈斷裂產(chǎn)生、無(wú)需供體DNA參與等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成功應(yīng)用在各種動(dòng)物、植物及其他生物中，為基因治療及精準(zhǔn)作物育種等領(lǐng)域提供了重要技術(shù)支撐。本文從堿基編輯技術(shù)的特點(diǎn)、開(kāi)發(fā)過(guò)程、優(yōu)化、應(yīng)用、脫靶效應(yīng)及改善策略等方面進(jìn)行了系統(tǒng)介紹，最后對(duì)未來(lái)需要迫切解決的一些問(wèn)題進(jìn)行了分析和展望，以期為相關(guān)領(lǐng)域的科研人員進(jìn)一步了解、使用及優(yōu)化堿基編輯系統(tǒng)提供參考。

CRISPR/Cas；堿基編輯技術(shù)；胞嘧啶堿基編輯器(CBE)；腺嘌呤堿基編輯器(ABE)

如何精準(zhǔn)、高效地對(duì)基因組進(jìn)行修飾是生命科學(xué)領(lǐng)域研究的重要目標(biāo)。近年來(lái)，基因組編輯技術(shù)尤其是CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR associated 9)介導(dǎo)的基因組編輯系統(tǒng)成為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的最強(qiáng)工具[1~7]。CRISPR/Cas9系統(tǒng)是在sgRNA引導(dǎo)下招募Cas9蛋白靶向基因組DNA，從而在靶點(diǎn)處產(chǎn)生DNA雙鏈斷裂(double strand break, DSB)，誘發(fā)細(xì)胞內(nèi)非同源末端連接(non-homologous end joining, NHEJ)和同源重組(homologous recombination, HR)修復(fù)途徑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)基因組DNA的定點(diǎn)敲除、替換、插入等精準(zhǔn)修飾[8]。……