基因组编辑与功能基因组学

碱基编辑(base editing)

标准CRISPR的工作方式是把DNA弄断、再让细胞修复——但断裂混乱、修复难料,而精确编辑的途径又效率低下。碱基编辑的发明是为了做一件更温和的事:在原位以化学方式改动单个DNA字母,根本不切断两条链。如果说标准CRISPR是一把剪刀,碱基编辑器更像一支化学铅笔加橡皮,直接改写一个字母。

碱基编辑器是一种巧妙的融合体。它起步于一个残废的Cas9——它仍能被向导RNA引到目标、仍能撑开DNA,但已被失能、无法切断两条链。系在它身上的是一种以化学方式改变某个碱基的酶。胞嘧啶碱基编辑器把一个C变成细胞读取并复制为T的形式(于是C-G对变成T-A对);腺嘌呤碱基编辑器把一个A改成最终被读作G的形式(A-T对变成G-C对)。被引到目标后,编辑器暴露出一小段单链DNA窗口,附着的酶把目标字母化学转换,随后细胞正常的复制就把这个改变固定下来——无需任何双链断裂。

碱基编辑之所以重要,是因为人类致病突变中很大一部分是单字母改变,恰是碱基编辑器能纠正的那类,而且它纠正得比「断裂—修复」干净得多:更少的随机插入和缺失,更小的发生大段非意愿重排的机会。诚实的限制是:碱基编辑器只能做某些转换(常见的是C到T、A到G及其对应碱基对),并不能做出所有可能的改变;它会作用于其小编辑窗口内任何匹配的碱基(故附近某个非预期碱基也可能被改动);而且与所有CRISPR工具一样,它也可能有脱靶活性。先导编辑的开发,部分正是为了突破这些限制。

某种由本该是C处出现了一个多余T所致的疾病,有时可由腺嘌呤碱基编辑器作用于对侧链上的A来纠正——把这一对翻回C-G,全程不切断DNA。

以化学方式改写一个字母——不断裂、不需模板、不靠草率修复。

碱基编辑器并非万能。它们只做某些字母替换,会作用于小窗口内每一个匹配的碱基(存在旁观编辑的风险),并仍可能命中脱靶位点——所以「不切割」并不等于「无差错」。

又称
base editorcytosine base editoradenine base editor碱基编辑鹼基編輯