1月10日，中國(guó)科協(xié)生命科學(xué)學(xué)會(huì)聯(lián)合體發(fā)布了《2019年度中國(guó)生命科學(xué)十大進(jìn)展》。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所左二偉研究員的“單堿基基因編輯造成大量脫靶效應(yīng)及其優(yōu)化解決方案”研究成果成功入選。
胞嘧啶單堿基編輯器的靶向效應(yīng)和脫靶效應(yīng)
該研究針對(duì)新一代基因編輯工具CRISPR/Cas9的脫靶風(fēng)險(xiǎn)，建立了一種被命名為“GOTI”的全新一代基因編輯脫靶檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)摒棄傳統(tǒng)的、具有局限性的依賴計(jì)算機(jī)軟件預(yù)測(cè)或DNA測(cè)序檢測(cè)等方法，通過(guò)基因編輯2-cell階段小鼠胚胎細(xì)胞，在單細(xì)胞層面且具有完美對(duì)照的情況下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種目前主流基因編輯工具的脫靶檢測(cè)。借助“GOTI”工具，左二偉研究員及其合作者發(fā)現(xiàn)之前普遍被認(rèn)為是安全的單堿基基因編輯技術(shù)存在嚴(yán)重的、無(wú)法預(yù)測(cè)的DNA脫靶問(wèn)題?！癎OTI”是一種在靈敏性、準(zhǔn)確性和適用范圍上遠(yuǎn)超之前的脫靶檢測(cè)技術(shù)，有望基于“GOTI”技術(shù)開發(fā)出精度更高、安全性更好的新一代基因編輯工具，建立行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)。
在上述研究工作的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將脫靶檢測(cè)范圍擴(kuò)大至RNA水平，發(fā)現(xiàn)常用的兩種單堿基編輯技術(shù)均存在大量的RNA脫靶。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)單堿基編輯工具進(jìn)行改造，篩選到既保留高效的單堿基編輯活性又不會(huì)造成額外脫靶的新一代高保真單堿基編輯工具，為單堿基編輯應(yīng)用于臨床治療提供了重要的基礎(chǔ)。
CRISPR/Cas9是受到廣泛關(guān)注的新一代基因編輯工具，自從2012年被發(fā)明以來(lái)，它一直以其高效性和特異性備受期待。學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為基于CRISPR/Cas9及其衍生工具的臨床技術(shù)將為人類的健康做出巨大貢獻(xiàn)。但由于其存在脫靶風(fēng)險(xiǎn)，并且脫靶效應(yīng)可能會(huì)引起包括癌癥在內(nèi)的多種副作用。因此，準(zhǔn)確可靠的脫靶檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為CRISPR/Cas9機(jī)器衍生工具能否最終走上臨床治療疾病的關(guān)鍵。
左二偉研究員及其合作者的研究，讓學(xué)術(shù)界重新審視單堿基編輯器等新興技術(shù)的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)，并通過(guò)建立更靈敏、更準(zhǔn)確、更廣泛適用的脫靶檢測(cè)技術(shù)和新一代高精度單堿基編輯工具，推動(dòng)建立行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)，讓新興技術(shù)的應(yīng)用更近一步。
該研究由中科院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心楊輝組與中科院上海生命科學(xué)研究院營(yíng)養(yǎng)與健康研究所李亦學(xué)組和中國(guó)農(nóng)科院基因組所左二偉組合作完成。相關(guān)研究成果分別發(fā)表于《科學(xué)（Science）》和《自然（Nature）》雜志。（通訊員 趙華）
