最近David Liu和張鋒在Nature和Science上分別發(fā)表的關(guān)于單堿基突變的文章，一下子讓單基因遺傳病的基因編輯治療又多了一個有效途徑。這著實(shí)讓生物學(xué)術(shù)圈振奮了一把。但是內(nèi)行看門道，外行看熱鬧（不嫌事大）。不負(fù)責(zé)任的媒體很容易誤導(dǎo)群眾。

我們將就最近看到的對這一事件的誤讀誤判，為大家一一解讀。

先奉上一個讓人一目了然看懂單堿基編輯原理的小視頻。（2min）

不習(xí)慣看視頻的朋友，文末有視頻腳本及截屏。

解讀：這一誤解來源于對原文摘要最后一句話的錯誤翻譯。原文如下：

請注意上圖紅字部分。這里并不是說可以替換所有四種DNA堿基（ATCG），而是說可以實(shí)現(xiàn)四種突變轉(zhuǎn)化。是哪四種呢？

即使只讀完Introduction都能知道，是David團(tuán)隊(duì)早先一篇文章里完成的C到T，G到A的兩種轉(zhuǎn)換；以及新的這篇文章中搞定的，與前面這篇文章反向的轉(zhuǎn)換，即T到C及A到G。也就是說，目前我們能通過無核酸鏈斷裂的單堿基編輯實(shí)現(xiàn)的只有C與T的互換以及G與A的互換。這是一一對應(yīng)的關(guān)系。

要實(shí)現(xiàn)所謂的“單獨(dú)替換所有四種DNA堿基”，這個愿望很好，但請您再等段兒時間?？茖W(xué)家壓力很大的。。。。

誤解二

單堿基編輯沒有副作用或者說沒有脫靶。

解讀：

1.張鋒沒有說過他的RNA單堿基編輯沒有脫靶。人家說了是有脫靶的，只不過這個off-target貌似不是由Cas酶找錯地方引起的。

2.David Liu說的不脫靶，沒有包括所謂精準(zhǔn)編輯區(qū)出現(xiàn)的錯誤。并且，他也只檢測了某些sgRNA常見的脫靶位點(diǎn)。David的單基因編輯工具ABE7有個精準(zhǔn)編輯區(qū)，如果這個區(qū)域里有除了你想編輯的那個A堿基外的其它A堿基，這些非目標(biāo)A堿基也有可能被無辜地變成G堿基。從David的文章結(jié)果來看，在某些序列上，這個可能性甚至能夠達(dá)到10%以上。 

3.兩篇文章都只在一個或者兩個細(xì)胞系中進(jìn)行了脫靶效率的檢測。因此，在其他細(xì)胞系，在人體中是否有脫靶，大家誰也說不清。

4.并非所有單堿基編輯脫靶率都低。所謂的脫靶效率低僅僅說的是他們的試驗(yàn)中，A到G，C到T的這個方向的轉(zhuǎn)換。而至于反向的轉(zhuǎn)換，David說了，用來做這事的那個BE3的脫靶率是很高的。

誤解三

單堿基編輯可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)CRISPR-Cas系統(tǒng)。

解讀：

1.很多傳統(tǒng)CRISPR-Cas系統(tǒng)能做的，單堿基編輯根本沒法做。比如基因敲除，敲入這些。

2.A與C或者A與T堿基的互相轉(zhuǎn)化，以及G與C或者G與T的相互轉(zhuǎn)化，目前還是只有傳統(tǒng)的CRISPR-Cas能做，David和張鋒的單堿基編輯還做不到。

3.目前用CRISPR-Cas系統(tǒng)，大家心里應(yīng)該還是更有底一些。尤其是用來做治療的時候。CRISPR-Cas系統(tǒng)比單堿基編輯出現(xiàn)時間更早，人們的研究更多，了解更多，改進(jìn)更多?，F(xiàn)在的很多改進(jìn)和sgRNA的設(shè)計算法，也可以將CRISPR-Cas的脫靶率降到很低。

當(dāng)然啦，精確高效的單堿基編輯成功，是一個重大的進(jìn)步。因?yàn)檫@種編輯不需要核酸鏈的斷裂，于是大大避免了因修復(fù)核酸鏈斷端而引入的錯誤，可以在很多情況下大大降低脫靶率?？梢灶A(yù)見，未來單堿基編輯一定可以作為基因編輯系統(tǒng)的一個重要工具，在基因治療，育種等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

這個“指南針”長什么樣呢？

David Liu的“指南針”是缺失了切割功能的Cas9酶以及一段可以特異性識別目的序列的guide RNA。

而張鋒的“指南針”是一個同樣缺失了切割功能的Cas酶，但這里是專攻RNA的Cas13b，同樣它也要加上一段可特異性識別目的序列的guide RNA。而“印章”呢，則是一系列脫氨基酶。通過水解脫氨基作用，可以將A堿基的氨基脫掉，變成肌酐I。而細(xì)胞會把I當(dāng)做G來對待，將其互補(bǔ)鏈上的T變成與G配對的C。從而相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)了堿基從A到G，其互補(bǔ)堿基T變C的轉(zhuǎn)換。這里的脫氨基酶，張鋒選的是ADAR2，而Davide Liu選的是TadA。但是，簡單地將“指南針”與“印章”脫氨基酶結(jié)合在一起，其編輯效率和準(zhǔn)確性都很差?！坝≌隆?span lang='EN-US'>TadA與“指南針”Cas9-guide RNA的直接結(jié)合甚至完全無法編輯DNA。

因此，兩位大師都對各自的單堿基編輯工具進(jìn)行了改造，以提高編輯效率，降低脫靶率。張鋒對印章ADAR2的部分殘基進(jìn)行了修改，另外將需要修改的靶序列A位點(diǎn)所對應(yīng)的guide RNA T位點(diǎn)變成了C，通過錯配進(jìn)一步促成A位點(diǎn)的突變。而DAVID Liu的印章TadA經(jīng)過了7輪蛋白分子進(jìn)化。最終，ABE和REPAIR的編輯效率和脫靶率的降低都達(dá)到了較為理想的水平。另外值得一提的是。David Liu的ABE工作位點(diǎn)在guide RNA 3’端的第5個核苷酸附近，而張鋒的REPAIR工作位點(diǎn)則由guide RNA上那個由T突變成C的位點(diǎn)決定。

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