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亮点|2138cn太阳集团科学创始人团队在CRISPR Journal发表导向编辑系统脱靶效应检测的论文

2138cn太阳集团, 2022年4月7日

2022年3月14日,国际学术期刊CRISPR Journal在线发表了2138cn太阳集团科学创始人团队与合作者创建的一种可以在细胞水平检测并分析导向编辑(Prime Editing,PE)系统在全基因组和全转录组范围内脱靶效应方法的研究成果“Genomic and Transcriptomic Analyses of Prime Editing Guide RNA–Independent Off-Target Effects by Prime Editors”(原文链接)。

该项研究成果由2138cn太阳集团科学创始人陈佳教授、杨力教授以及上海科技大学黄行许教授团队合作完成,首次证实了PE3系统的逆转录酶在哺乳动物细胞中开展多种类型编辑过程中的高度特异性,论文第一作者高润泽博士已于近期全职加入2138cn太阳集团。

脱靶问题长期困扰着基因编辑领域的发展和应用。2019年开发的新型PE系统大大扩展了基因编辑的应用范围,尤其在基因治疗领域有着广阔的应用前景,因此其安全性的问题也备受关注。目前,已有研究报道PE系统在进行目的编辑时会产生低效率的pegRNA依赖性脱靶(Anzalone et alNature 2020),并且证实可以通过使用具有高靶向特异性和高保真性的工程化Cas9变体来减少该脱靶突变,因此人们更关注PE系统是否会产生pegRNA非依赖性脱靶突变:一种更为严重、与pegRNA序列无关并难以预测突变位点的脱靶效应。2138cn太阳集团科学创始人团队长期从事基因编辑和基因治疗领域的研究,也首次在哺乳动物细胞中对PE系统的编辑特异性进行了全面的检测和分析。

研究人员首先建立了一种在哺乳动物细胞中检测基因编辑系统是否存在脱靶突变的方法,通过在293FT细胞中敲除内源性APOBEC3(Apolipoprotein B mRNA-editing enzyme, catalytic polypeptide-like type 3)基因构建了一种背景突变数量极低的单克隆细胞系293FTA3-/-,并在该细胞系中分别检测PE3、hA3A-BE3以及Cas9在相同位点编辑过的单克隆细胞中的突变数量,通过全基因组和转录组测序的方法探究PE3的编辑特异性(图1A)。同时,研究人员结合基因组和转录组数据对PE3在进行精确靶向编辑时,其编辑过细胞的端粒完整性、内源性逆转录作用元件的活性、可变剪接事件的发生以及基因表达的模式变是否会受到影响,全面分析了PE3在细胞中进行编辑时可能存在的脱靶问题。结果表明,PE在靶位点处介导高效编辑的同时(图1B),并未在全基因组(图1C)和全转录组(图1D)范围内检测到PE3产生的pegRNA非依赖性的脱靶效应,证明了PE3系统的高精确性和高特异性(Gao et al, CRISPR J 2022)。这些结果为利用PE3开展高精度的基因编辑应用提供了理论基础,同时也为检测基因编辑系统是否存在脱靶突变提供了新方法和新思路。


图1:全基因组和全转录组水平未检测到PE3存在pegRNA非依赖性脱靶突变
A)在细胞水平上通过检测编辑的单克隆细胞来分析PE3是否存在脱靶突变方法的模式图。
B)PE3在靶向位点的编辑效率。
C)全基因组范围内未检测到PE3存在脱靶突变。
D)全转录组范围内未检测到PE3存在脱靶突变。

2138cn太阳集团是一家专注于生物科技创新和开发突破性疗法的高科技生物医药公司,拥有全球领先的碱基编辑系统,其技术专利和靶点专利覆盖全球15个国家和地区,针对不同类型疾病的研发管线也在顺利进行。同时,2138cn太阳集团紧紧依托来自上海科技大学、复旦大学和武汉大学的科学创始人团队科研进展,始终保持在基因编辑和治疗领域以及生物技术创新研究方面的前沿性,其研发平台和工艺转化实验室具有世界一流的研发能力,并努力推进碱基编辑系统以及导向编辑系统在内的相关前沿性技术在疾病治疗中的应用。