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单碱基编辑工具及在基因治疗中的应用及前景

陶永;赵幸乐;康文;吴皓

【摘要】TheimprovementofCRISPR/Cas9geneeditingefficiencyhas

promoteditsapplicationsinbenchandclinicresearch.However,the

efficiencyofCRISPR/Cas9isnotsufficientforgenemodification.Base

editingcancon-vertonebasepairtoanotherpermanentlyand

efficiently,withoutdoublestrainsbreak.Althoughbaseeditingwasonly

recentlydeveloped,ithasgainedwidespreadutilizationingene

editing,includinginmouseinnerearmodels.Baseedit-ingisaneffective

toolforinnereargenetherapy.%随着CRISPR/Cas9基因编辑工具效率的提高,

其应用范围渐渐从试验室扩展到临床,但CRISPR/Cas9进展基因修改的效率还不够

高.单碱基编辑工具直接将一种碱基对永久转变成另一种碱基对,是一种不需要切开

双链DNA的化学修复方法,可以高效地进展基因修复.尽管单碱基编辑工具研发时间

不长,但是已经在基因编辑领域得到了广泛的应用,包括在小鼠内耳的基因编辑.单碱

基编辑工具将是开展耳聋基因治疗的有效工具.

【期刊名称】《中华耳科学杂志》

【年(卷),期】2018(016)002

【总页数】5页(P150-154)

【关键词】基因编辑;单碱基编辑;基因治疗

【作者】陶永;赵幸乐;康文;吴皓

【作者单位】上海交通大学医学院附属第九人民医院耳鼻咽喉头颈外科,上海交通

大学医学院耳科学争论所,上海市耳鼻疾病转化医学重点试验室;上海交通大学医学

院附属第九人民医院耳鼻咽喉头颈外科,上海交通大学医学院耳科学争论所,上海市

耳鼻疾病转化医学重点试验室;上海交通大学医学院附属第九人民医院耳鼻咽喉头

颈外科,上海交通大学医学院耳科学争论所,上海市耳鼻疾病转化医学重点试验室;上

海交通大学医学院附属第九人民医院耳鼻咽喉头颈外科,上海交通大学医学院耳科

学争论所,上海市耳鼻疾病转化医学重点试验室

【正文语种】中文

【中图分类】R764

CRISPR〔规律成簇的间隔短回文重复〕是由单链的guideRNA和有核酸内切酶

活性的Cas蛋白构成，可以实现在基因组几乎全部位置的双链DNA断裂修复

〔DSB〕。在CRISPR系统中，核酸内切酶蛋白(Cas)和guideRNA分子形成复合

物，复合物可以依据标准的Watson-Crick碱基配对来定位和切割一段目标核酸序

列〔前间隔序列〕。前间隔序列四周必需有Cas蛋白依靠的短核酸序列——

PAM[1]。目标核酸序列切割后通过非同源末端连接〔NHEJ〕或同源重组修复

〔HDR〕可恢复DNA的完整性。CRISPR系统的消灭及其在真核生物基因组编辑

领域的应用[2]引发了生命科学的巨大进步，但争论大多基于非同源末端连接修复

技术[3]。尽管在细胞系中，通过抑制NHEJ、优化DNA模板等方法，利用HDR

的基因编辑技术取得了巨大的进步，但是利用HDR准确修复真核生物基因组的效

率仍旧格外低。

为了提高基因编辑效率实现在体基因编辑，通过整合化学生物学和基因编辑的方法，

实现了DNA上一种碱基直接通过化学转化为另一种碱基，且不会诱导DSB的形

成[4]，这种不依靠于同源重组修复的基因编辑方法称为单碱基编辑(Baseediting)。

单碱基编辑依靠胞苷脱氨酶进展诱导突变，无需切割双链DNA和供给供体模板，

可削减DNA损伤并简化编辑过程。单碱基编辑工具可以高效的进展碱基修改，在

多个领域取得了广泛应用。

1单碱基编辑原理

单碱基基因编辑法可以准确地、不行逆地实现从一种碱基对到另一种碱基对的转变，

而无需DSB或HDR。最初的碱基编辑器是用一个单链DNA特异性胞苷脱氨酶结

合一个失活的Cas9(dCas9)，在靶区域使胞嘧啶(C)·鸟嘌呤(G)碱基对转变为胸腺

嘧啶(T)·腺嘌呤(A)。脱氨酶-Cas9复合