近年来，基于CRISPR/Cas9的基因组编辑技术具有简单，高效的特点，在生命科学领域得到广泛的应用。CRISPR/Cas9 基因编辑系统可以对靶位点DNA进行切割从而形成DNA双链断裂，引起DNA的非同源末端连接（nonhomologous end joining, NHEJ） 或者提供供体DNA片段引起同源重组修复（homologous recombination，HDR）。同源重组修复效率低下。而NHEJ主要是在靶位点附近形成Indel，这种修复方式往往不可控，不能满足科研工作者精确定向编辑的要求。

10月25日，哈佛大学化学与化学生物学系、HHMI以及哈佛-麻省理工大学Broad研究所的David Liu教授团队在Nature上发表了题目为“Programmable base editing of A•T to G•C in genomic DNA without DNA ”的突破性研究成果。该研究报道了一种腺嘌呤编辑器 (ABE)，其核心是发现了一种腺嘌呤脱氨酶（ecTadA），ecTadA可以对腺嘌呤（A）进行脱氨形成肌苷（I），而肌苷在DNA复制中被DNA聚合酶识别为鸟嘌呤（G），从而通过DNA的复制就可以把基因组DNA的A•T碱基对转换成G•C碱基对。在这项研究中，David Liu实验室的研究人员通过对TadA进行优化，获得了多种修饰的TadA*，并且与dCas9融合（TadA*-dCas9），形成多种腺嘌呤编辑器（ABEs），通过效率与准确率的筛选分析，获得的ABE7.10的定向编辑效率约为50%。

事实上，David Liu 教授团队早在2016 年 4 月已经报道了一种可以将G•C碱基对转换成T•A 碱基对的研究成果，此研究利用胞嘧啶脱氨酶APOBEC1（能催化C脱氨基变成U，而U在DNA复制过程中会被识别成T）和尿嘧啶糖基化酶抑制剂UGI（能防止尿嘧啶糖基化酶将U糖基化引起碱基切除修复）研发了第2代和第3代单碱基编辑系统APOBEC-XTEN-dCas9-UGI （BE2）和APOBEC-XTEN-Cas9n-UGI（BE3）。

结合本次研究成果，目前单碱基基因编辑技术实现了不依赖于DNA断裂而能够将DNA四种碱基A、T、G、C进行替换的编辑技术。目前单碱基编辑系统变得越来越精确，越来越完善，必将极大的推动人类疾病的临床治疗和动植物的育种进程。

参考文献：

1. Nicole M. Gaudelli, Alexis C. Komor, Holly A. Rees, Michael S. Packer, Ahmed H. Badran, David I. Bryson & David R. Liu. Programmable base editing of A•T to G•C in genomic DNA without DNA cleavage. Nature (2017) Published online 25 October 2017.

2. Komor, A.C., Kim, Y.B., Packer, M.S., Zuris, J.A. & Liu, D.R. Programmable editing of a target base in genomic DNA without double-stranded DNA cleavage. Nature 533, 420-424 (2016).