星眸生物祝賀董事長(zhǎng)兼首席科學(xué)家仇子龍教授和技術(shù)顧問(wèn)程田林研究員發(fā)表新的關(guān)于基因編輯的相關(guān)研究文章，這是繼兩位科學(xué)家發(fā)表多篇高效重組基因編輯、單堿基編輯器后的又一重要研究工作，本次發(fā)表不僅開(kāi)發(fā)了新的高效的堿基編輯工具，更通過(guò)高精度迷你堿基編輯器的開(kāi)發(fā)，為后續(xù)堿基編輯在基因治療中的應(yīng)用奠定了更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2023年1月26日程田林研究員在Nature Communications雜志上發(fā)表了題為TadA orthologs enable both cytosine and adenine editing of base editors的論文。文章對(duì)其它物種的TadA同源蛋白系統(tǒng)性的改造與篩選，發(fā)現(xiàn)有25種TadA同源蛋白可通過(guò)單/雙點(diǎn)突變改造構(gòu)建出功能性的ABE、CBE或ACBEs。本研究首次證實(shí)TadA同源蛋白可通過(guò)簡(jiǎn)單的蛋白質(zhì)工程化改造開(kāi)發(fā)出多樣化的堿基編輯器，為堿基編輯器的未來(lái)優(yōu)化與改造提供了更多思路。
程田林團(tuán)隊(duì)的前期工作證實(shí)nCas9的內(nèi)部融合可增強(qiáng)堿基編輯器ABE的編輯活性并拓展活性窗口（Nat Comm | 程田林/仇子龍/王小林課題組合作推動(dòng)單堿基編輯工具ABE的協(xié)同優(yōu)化）。本次研究中發(fā)現(xiàn)大腸桿菌來(lái)源的野生型ecTadA添加5’-NLS和3’-柔性接頭序列并融合于nCas9內(nèi)部的DS1249位點(diǎn)后，僅通過(guò)A106V和D108N雙點(diǎn)突變便可獲得具有明顯腺嘌呤和胞嘧啶編輯活性的功能性堿基編輯器1249-NL-ecTadA（VN），其A5的A-G突變率為83%，C4的C-T突變率為27%。
在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)近千種TadA同源蛋白進(jìn)行了系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)分析，并從其他物種中挑選>50多種TadA同源蛋白質(zhì)進(jìn)行類似修飾和功能篩選。結(jié)果表明，25個(gè)TadA同源蛋白可以通過(guò)單/雙點(diǎn)突變修飾產(chǎn)生功能性ABEs、CBEs和ACBEs。研究團(tuán)隊(duì)隨后選擇了幾種源自同源TadA蛋白的具有代表性的堿基編輯進(jìn)行安全性評(píng)估，發(fā)現(xiàn)其Cas9無(wú)關(guān)DNA失活效應(yīng)極低，而在合理設(shè)計(jì)點(diǎn)突變后，RNA失活效應(yīng)顯著降低，甚至接近基線。
程田林研究團(tuán)隊(duì)提供了“TadA同源蛋白通過(guò)簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)工程化改造（單/雙點(diǎn)突變）用于堿基編輯器開(kāi)發(fā)”的新思路，并證實(shí)了使用TadA同源蛋白開(kāi)發(fā)各類堿基編輯器（包括ABE、CBE和ACBE）的可行性。這項(xiàng)研究為堿基編輯器的發(fā)展提供了一種新的替代和簡(jiǎn)化策略，這對(duì)具有獨(dú)特編輯特征的核心編輯的開(kāi)發(fā)非常有啟發(fā)性，也為脫氨基酶的潛在進(jìn)化過(guò)程提供了見(jiàn)解。