研究人员发现DNA碱基编辑的新方法

10月10日，国际学术期刊《自然-方法》（Nature Methods）在线发表了中国科学院上海生命科学研究院/上海交通大学医学院健康科学研究所常兴研究组题为Targeted AID -mediated mutagenesis (TAM) enablesefficient genomic diversification in mammalian cells 的最新研究成果，报道了利用靶向性胞嘧啶脱氨酶在体内实现高效率和高通量的DNA碱基编辑的新方法。

单核苷酸的多样性是遗传多样性的主要来源，是分子进化的动力和很多疾病的直接诱因。然而由于哺乳动物基因组的高度稳定性，在哺乳动物细胞内很难高效和高通量地诱导单核苷酸的突变，进而研究这些突变的功能。虽然通过CRISPR等基因编辑技术，可以实现较高效的DNA切割和基因敲除，但由于同源重组(HDR)的效率低下，现有的CRISPR技术对于体内构建单核苷酸突变仍处于低效阶段。

靶向性AID介导的核苷酸突变（TAM）这种新的研究方法，有可能改变这一现状。有别于绝大多数体细胞基因组，适应性免疫系统在淋巴细胞发育过程中可以进行高效编辑，对抗原受体进行高效突变，产生近乎无限的抗原受体库，用以抵御可能的病原体入侵。受这一“突变自我”机制的启发，博士研究生马云青和张佳元在研究员常兴的指导下发现，当把核酸酶缺陷的Cas9蛋白和诱导抗体高频突变的胞嘧啶脱氨酶AID融合后，在sgRNA靶向的基因组DNA上，胞嘧啶和鸟嘌呤可以随机地向其它三个碱基转变。这一新方法可以对细胞内的特定DNA序列进行多样化，完成遗传筛选，从而分析单核苷酸突变的功能。同时在一种多肽抑制剂的辅助下，dCas9-AID可以诱导特定的胞嘧啶向胸腺嘧啶转变，实现单碱基的精确编辑。该研究团队进一步证明，利用这一方法可以快速有效地模拟肿瘤细胞体内耐药机制的异质性，预测可能的肿瘤耐药性突变，进而改良小分子抑制剂和研究小分子与蛋白质靶点的相互作用。该研究成果为分子进化、基因治疗和在单碱基水平上分析基因调控元件等领域提供新的方法。

该工作得到了中组部青年千人计划、科技部、国家自然科学基金委和上海市科委的相关资助。（转化医学网360zhyx.com）