(本報訊記者趙廣智) 麻薩諸塞州綜合醫院（MGH）的一個研究小組報告說，最近開發的幾種基因編輯器可以在單個DNA鹼基中產生靶向變化，可以在RNA中引起廣泛的脫靶效應，超出目標DNA。他們在Nature上接受在線出版物的報告也描述了工程變體基礎編輯器，它們顯著降低了RNA編輯的發生率，同時也提高了目標DNA編輯的精確度。相關研究結果於04/17/2019線上發表在Nature期刊上，論文標題為“Transcriptome-wide off-target RNA editing induced by CRISPR-guided DNA base editors”。
論文通訊作者、病理學和自然報告的資深作者，麻省總醫院病理學系的J. Keith Joung博士說道“大多數關於脫靶基因編輯的調查都集中在DNA上，但我們發現這種技術也可以誘導大量的RNA改變，這一令人驚訝的發現表明，當考慮基因編輯在細胞中的意外脫靶效應時，需要考慮的不僅僅是遺傳改變。我們還展示了通過創建選擇性地減少目標外 RNA 編輯同時保持目標 DNA 活性的變體來減少這些影響的可行性。”
與CRISPR-Cas基因編輯核酸酶—它誘導靶雙鏈DNA斷裂，從而導致基因變化—不同的是，CRISPR堿基編輯器能夠改變DNA鏈中的單個核苷酸而不用誘導這種雙鏈DNA斷裂。J. Keith Joung博士解釋道，如果可以將CRISPR-Cas核酸酶比作為剪刀，那麼就可將堿基編輯器比作為鉛筆。當使用CRISPR-Cas修飾形式的融合蛋白靶向結合到目標位元點上時，堿基編輯器使用一種稱為脫氨酶的酶修飾一個特定核苷酸，從而產生可導致特定DNA改變的變化。
雖然大多數研究人員都專注於基礎編輯的DNA編輯活動，但最常用的胞嘧啶編輯中的脫氨酶最初是由於其修改 RNA 的能力而被鑑定的。這導致 MGH 團隊調查它是否會誘發非目標 RNA 效應。他們在肝臟和胚胎腎細胞系中的實驗表明，雖然他們測試的常用基因編輯器在靶DNA位點誘導了有效編輯，當測試一種較新的腺嘌呤靶向堿基編輯器時，他們發現了類似的結果。
為了研究減少或消除不需要的RNA編輯的可能性，J. Keith Joung博士團隊篩選了16種具有脫氨酶改造版本的堿基編輯器（即堿基編輯器改造版本），從中鑒定出兩種堿基編輯器改造版本與它們的原始版本同樣高效地誘導在靶DNA編輯，同時誘導顯著少的RNA編輯。實際上，這些SECURE（SElective Curbing of Unwanted RNA Editing, 選擇性抑制不需要的RNA編輯）變體甚至要比未經基因改造的脫氨酶更精確地誘導所需的DNA編輯。
“我們對數以萬計的RNA編輯以及我們在兩類基礎編輯中觀察到的這些改變的頻率感到非常驚訝，”主要作者JulianGrünewald，MD，MGH分子病理學和哈佛醫學院說。 “我們也很高興看到我們可以通過我們的SECURE基本編輯器變體大幅減少那些不需要的RNA編輯。”
J. Keith Joung博士指出，研究這些RNA編輯對CRISPR堿基編輯的實驗和臨床應用的任何潛在影響是他的團隊正在採取的重要下一步。“我們發現，我們研究的這種廣泛使用的胞嘧啶堿基編輯器當在一種人細胞系中表達時對細胞活力具有適度的影響，而SECURE變體則不會。對研究應用而言，正在使用堿基編輯器的科學家們將需要在他們的實驗中考慮潛在的RNA 脫靶效應。對於治療應用，我們的結果進一步爭論將基礎編輯表達的持續時間限制在盡可能短的時間內，以及最小化和考慮這些影響在安全評估中的潛在影響的重要性。
J. Keith Joung博士補充說”正在進行的另一個重要工作領域是擴大我們的努力，以儘量減少這些不需要的目標外 RNA 編輯。我們目前正在嘗試設計SECURE腺嘌呤基編輯，並探索與我們所調查的編輯器相比使用其他脫氨酶酶的胞嘧啶基編輯的非目標RNA效應。我們的目標是生成一套基礎編輯器，其中的RNA編輯活動最小化，可用於研究和治療應用。