3月30日,，Nature Communications在線發(fā)表了基因組所左二偉課題組聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心孫怡迪課題組、中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所/臨港國(guó)家實(shí)驗(yàn)室魏武課題組的研究論文,，題為“Cytosine base editors induce off-target mutations and adverse phenotypic effects in transgenic mice”,。該研究研發(fā)了一種檢測(cè)堿基編輯器體內(nèi)脫靶效應(yīng)的新方法（SAFETI）,，系統(tǒng)分析了三種堿基編輯器的脫靶效應(yīng),，并檢測(cè)到轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)出現(xiàn)新的脫靶突變,。該研究為基因編輯工具的安全性評(píng)估帶來(lái)了突破性的新工具,，對(duì)指導(dǎo)基因編輯工具的安全應(yīng)用具有重要意義。

單堿基編輯技術(shù)自問(wèn)世以來(lái),，因其高效性和特異性備受推崇,，然而研究發(fā)現(xiàn)，這一技術(shù)在細(xì)胞系,、小鼠胚胎和水稻中可能會(huì)引發(fā)意外突變,，而在體內(nèi)的長(zhǎng)期效應(yīng)仍不明確,。為了探清這一潛在風(fēng)險(xiǎn),，研究人員研發(fā)出一種利用轉(zhuǎn)基因小鼠系統(tǒng)性地評(píng)估基因編輯工具安全性的方法，并將其命名為SAFETI,。

為了檢測(cè)這一技術(shù)的有效性,，研究人員分別構(gòu)建了三種表達(dá)不同堿基編輯器（BE3、YE1-BE3-FNLS和ABE7.10(F148A)）的轉(zhuǎn)基因小鼠,，并對(duì)約400只轉(zhuǎn)基因小鼠進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)15個(gè)月的評(píng)估（圖1）,。研究發(fā)現(xiàn)，BE3小鼠的后代相對(duì)父母本產(chǎn)生了新的DNA突變,。RNA-seq分析發(fā)現(xiàn),，BE3和YE1-BE3-FNLS在轉(zhuǎn)錄組范圍內(nèi)引發(fā)特有RNA SNVs，且RNA SNVs的數(shù)量與CBE在各種組織中的表達(dá)水平呈正相關(guān),。相反,，ABE7.10(F148A)小鼠中未檢測(cè)到DNA或RNA SNVs。值得注意的是,，在長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)過(guò)程觀察到,，BE3小鼠中出現(xiàn)了肥胖（比例>40%）和發(fā)育遲緩（比例>6%）等異常表型（圖2）。這些發(fā)現(xiàn)揭示了在使用胞嘧啶堿基編輯器進(jìn)行基因編輯時(shí),，可能存在被忽視的副作用,。

圖1 | SAFETI示意圖以及轉(zhuǎn)基因小鼠單堿基編輯功能驗(yàn)證

圖2 | 對(duì)轉(zhuǎn)基因小鼠的全基因組、全轉(zhuǎn)錄組序列分析以及長(zhǎng)期體重觀察

基因組所副研究員閆娜娜,、博士后馮虎,、博士后孫永森、博士研究生辛穎,、博士后張海航為該論文的共同第一作者,，基因組所左二偉研究員和中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心孫怡迪研究員和中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所/臨港國(guó)家實(shí)驗(yàn)室魏武研究員為共同通訊作者。

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金,、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,、中國(guó)博士后科學(xué)基金會(huì),、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金等資助。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-37508-7