新型APOBEC3G-nCas9堿基編輯器的精確性和應(yīng)用價(jià)值

吉林大學(xué)賴良學(xué)教授和李占軍教授課題組長期致力于利用新型基因編輯技術(shù)構(gòu)建大動(dòng)物模型，主要包括家兔和豬。

最近，該課題組開發(fā)了對(duì)CC context的高特異性新型APOBEC3G-nCas9堿基編輯器，相關(guān)研究成果于2020年8月31日在線發(fā)表于BMC Biology‘ ，題為Precise base editing with CC context-specificity using engineered human APOBEC3G-nCas9 fusions[1]。

圖1.eA3G-BE堿基編輯器具有CCcontext偏好性

傳統(tǒng)的單堿基編輯系統(tǒng)（rA1-BE）由于所用的大鼠胞嘧啶脫氨酶窗口較大，其對(duì)多個(gè)C位點(diǎn)的編輯精確性仍有待提高。基于人APOBEC3G（hA3G）具有天然的CCcontext偏好性，研究者將hA3G的C端催化結(jié)構(gòu)域與單堿基系統(tǒng)融合，構(gòu)建了新型eA3G-BE堿基編輯系統(tǒng)。該系統(tǒng)在HEK293T細(xì)胞和家兔胚胎中分別獲得了高達(dá)18.3–58.0% 和54.5–92.2%的編輯效率。與傳統(tǒng)的rA1-BE相比，eA3G-BE表現(xiàn)出明顯的CCC>CCC>CC的序列偏好性，從而顯著減少了對(duì)非CCcontext的旁觀者突變（圖1）。同時(shí)，研究者將eA3G-BE與SpCas9-NG融合，獲得了eA3G-NG系統(tǒng)，將可打靶范圍進(jìn)一步擴(kuò)大到NGNPAM。

圖2.利用eA3G-BEs在家兔中實(shí)現(xiàn)高效CCcontext堿基編輯

進(jìn)一步，研究者利用eA3G-BE和eA3G-NG對(duì)CC context的偏好性，針對(duì)傳統(tǒng)的rA1-BE難以精確實(shí)現(xiàn)的堿基突變位點(diǎn)，在家兔中成功精確模擬了人肌萎縮側(cè)索硬化癥Tia1 p.P362L，阿爾茲海默癥Psen1p.P117L和Maptp.P301L等典型的臨床錯(cuò)義突變位點(diǎn)。此外，利用該系統(tǒng)成功構(gòu)建了白化病疾病模型兔，顯著提高了堿基編輯的精確性（圖2）。該新型A3G-BE堿基編輯系統(tǒng)在家兔中的高效應(yīng)用，為相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)制及臨床前研究提供理想的疾病動(dòng)物模型。

值得一提的是，最近來自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院和美國萊斯大學(xué)的研究人員也開發(fā)了相似的堿基編輯器[2]，進(jìn)一步佐證了新型APOBEC3G-nCas9堿基編輯器的精確性和應(yīng)用價(jià)值。