3月18日,，《細(xì)胞發(fā)現(xiàn)》（Cell Discovery）在線發(fā)表了基因組所左二偉團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心楊輝研究組,、上海腦科學(xué)與類腦研究中心/臨港國(guó)家實(shí)驗(yàn)室胥春龍研究組,、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬國(guó)際和平婦幼保健院章美玲研究組的研究論文，題為"Mitochondrial base editor DdCBE cause substantial DNA off-target editing in nuclear genome of embryos",。該研究首次證實(shí)線粒體堿基編輯器（DdCBE）會(huì)導(dǎo)致核基因組嚴(yán)重的脫靶效應(yīng),，因而醫(yī)學(xué)應(yīng)用存在嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn),。本研究對(duì)于研發(fā)高效安全的線粒體堿基編輯器具有重要指導(dǎo)意義,。

線粒體堿基編輯器（DdCBE）是博德研究所（Broad Institute）劉如謙團(tuán)隊(duì)于2020年研發(fā)的一項(xiàng)基因編輯技術(shù)，它由TALE與split-DddA融合而成,，可直接針對(duì)雙鏈線粒體DNA,，將C·G堿基對(duì)編輯為T·A堿基對(duì)。近期,，多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)也證明線粒體堿基編輯器可以在不同哺乳動(dòng)物細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)線粒體DNA的高效堿基轉(zhuǎn)換,，為線粒體DNA突變引起的線粒體疾病提供了潛在治療方案。線粒體堿基編輯器與作用于單鏈DNA的胞嘧啶堿基編輯器（簡(jiǎn)稱：CBE）不同,，其可以在雙鏈DNA上相應(yīng)位點(diǎn)發(fā)生脫氨基作用,，達(dá)到堿基編輯的目的。此前,，我們發(fā)現(xiàn)CBE會(huì)導(dǎo)致基因組范圍內(nèi)完全隨機(jī)無(wú)法預(yù)測(cè)的脫靶效應(yīng),。這一現(xiàn)象引起我們對(duì)線粒體堿基編輯器安全性的擔(dān)憂。

該研究利用GOTI (Genome-wide Off-target analysis by Two-cell embryo Injection),，一種脫靶檢測(cè)技術(shù),，分析了線粒體堿基編輯器對(duì)線粒體DNA和核DNA的影響，發(fā)現(xiàn)其在核DNA上產(chǎn)生了大量的基因組范圍內(nèi)的SNV脫靶效應(yīng),，在線粒體基因組上發(fā)現(xiàn)了頻率較低的脫靶。與作用于單鏈DNA的胞嘧啶脫氨酶APOBEC1不同,，線粒體堿基編輯器中的DddA是一種以雙鏈DNA為底物的獨(dú)特類型的胞嘧啶脫氨酶,。這也許解釋了線粒體堿基編輯器比CBE更多的SNV脫靶效應(yīng)的原因。理論上,，線粒體堿基編輯器會(huì)在N端線粒體靶向信號(hào)的引導(dǎo)下進(jìn)入線粒體,，然而結(jié)果表明，在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中,，MTS不能阻止DdCBE進(jìn)入細(xì)胞核,，以致于其在核基因組上產(chǎn)生了嚴(yán)重的脫靶效應(yīng),。

基因組所博士后魏迎輝、李智方,、徐奎,、馮虎和謝龍為該論文的共同第一作者，基因組所左二偉研究員,、中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心楊輝研究員,、上海腦科學(xué)與類腦研究中心/臨港國(guó)家實(shí)驗(yàn)室胥春龍研究員和上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬國(guó)際和平婦幼保健院章美玲副研究員為共同通訊作者。該研究得到了基金委,、農(nóng)科院,、深圳市和上海市的資助。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41421-022-00391-5