中国农科院基因组所左二伟团队最新Cell子刊！

高胆固醇血症是心血管疾病的重要诱因，全球约30%的成年人受其困扰。传统他汀类药物虽广泛应用，但常伴随肌肉毒性、肝功能障碍等副作用，且不适用于儿童和老年人群。近年来，靶向PCSK9基因的疗法成为降胆固醇的新希望，其中腺嘌呤碱基编辑器（ABE）因能在不切割DNA双链的情况下实现精确的A/T到G/C转换，展现出巨大治疗潜力。然而，高效的ABE8e编辑器存在严重的随机脱靶风险，可能引发癌基因或抑癌基因突变，成为其临床转化的主要障碍。

近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所左二伟研究员及其团队在《Trends in Biotechnology》期刊发表了题为《Electrostatic remodeling of TadA8e eliminates ABE8e genome-wide off-target effects》的研究论文。该研究通过静电重塑策略对ABE8e的脱氨酶结构域进行电荷优化，成功开发出高精度变体erABE，在保持高效靶向编辑能力的同时，几乎完全消除了全基因组范围的脱靶效应。

研究团队首先利用高灵敏度的GOTI（两细胞胚胎注射全基因组脱靶分析）技术，在小鼠胚胎中系统评估了ABE8e的安全性。结果显示，ABE8e平均在每个细胞中引入约365个意外编辑，其中94%为A/T>G/C置换，且这些脱靶位点广泛分布于基因组，包括26个癌基因和44个抑癌基因。相比之下，对照组仅检测到约3个背景突变。这一发现揭示了ABE8e存在难以预测的、广泛的随机脱靶活性，临床安全风险不容忽视。

为消除脱靶效应同时维持高效编辑，研究团队基于静电导向理论，对ABE8e中TadA8e蛋白的DNA结合域进行了电荷反转改造。通过将14个带正电的氨基酸残基（赖氨酸、精氨酸、组氨酸）分别突变为带负电的天冬氨酸，并结合GOTI筛选，最终鉴定出最优变体H128D（命名为erABE）。该变体将全基因组脱靶活性降低约36.5倍至背景水平（与对照组无显著差异），同时保留了与父本ABE8e相当的靶向编辑效率。此外，erABE在转录组范围内的RNA脱靶事件也减少了96%以上，且对含错配的sgRNA耐受性显著降低，表明其特异性大幅提升。

在治疗应用层面，研究团队将erABE包装于脂质纳米颗粒中，通过单次尾静脉注射靶向小鼠Pcsk9基因。结果显示，低至0.5 mg/kg剂量的erABE即可实现约55%的体内编辑效率，并在长达6个月的监测期内持续抑制PCSK9蛋白合成（降幅约90%），同时使低密度脂蛋白胆固醇水平降低约60%。全基因组测序和转录组分析进一步证实，erABE在体内未引起可检测的脱靶突变。在人类HepG2细胞和肝脏类器官模型中，erABE同样高效编辑PCSK9基因，显著增强低密度脂蛋白的摄取能力。该研究为开发更安全的碱基编辑器提供了通用设计框架，推动了基因编辑技术向临床应用的迈进。

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