碱基编辑器（Base Editor）随着发明后的不断改进迭代日益成熟，尤其是腺嘌呤碱基编辑器（Adenine Base Editor）中的ABE8e有着脱氨速率快、编辑活性高、窗口范围广等特点1。但临床治疗点突变基因遗传疾病，更需要的是精准治疗，即只对目标位点的氨基酸进行纠正突变，而不会产生对周边位点的旁观者编辑，进而产生新的错义突变。ABE8e并不能很好胜任，此外它还有较高的脱靶活性有待优化。
近年来，ABE8e的窗口减小和脱靶活性降低研究已有些许进展，如NG-ABE9e2和ABE93。两者均是对脱氨酶的部分氨基酸位点通过单点突变和组合突变来获得较小编辑窗口的ABE。但是这种方式容易错过部分重要氨基酸位点。
2024年6月，尧唐生物创始人吴宇轩教授与上海华东师范大学合作在Advanced Science杂志发表题为Library-assisted directed evolution in eukaryotic cells yield adenine base editors with enhanced editing specificity的论文。该研究通过建立脱氨酶的点突变文库，直接在真核细胞中进行文库筛选，获得靶点编辑活性较高、编辑窗口缩小和脱靶降低的腺嘌呤碱基编辑器。
研究人员利用慢病毒文库，通过编辑Stop-EGFP的报告系统，分选获得编辑效率较高的EGFP阳性细胞，经由二代测序和生信分析，获得脱氨酶富集度较高排名。进一步通过不同靶点质粒转染确定较为可靠的4种突变体。进一步对4种突变体表征后，可以发现它们在+4~+7窗口之间的编辑效率均接近或略高于ABE8e，窗口外的位点均会不同程度的低于ABE8e。此外，在已知的脱靶位点上，质粒或mRNA转染均表现出明显的降低。在遗传性血色基因（HFE）的C282Y细胞模型上，这4种突变体均能将精准编辑的效率从ABE8e的35%提高到80%。在镰状细胞贫血（HBBS）的细胞模型中，突变体相较于ABE8e均能大幅降低旁观者编辑和已知的脱靶编辑。
文库筛选获得的4种突变体能够在降低旁观者编辑和脱靶编辑的情况下，提供精准治疗的靶位点高活性编辑。本研究通过文库在真核细胞中筛选，获得活性高、编辑窗口较窄的突变体，为碱基编辑器的基因精准编辑临床应用提供新的突变体与进化筛选思路。
博士研究生萧圣霖、副研究员陈双红和博士研究生蒋艳红为共同第一作者。尧唐生物创始人吴宇轩教授和廖娇阳副研究员为共同通讯作者。
【论文链接】
https://doi.org/10.1002/advs.202309004
【参考文献】
1. Richter, M.F., et al., Phage-assisted evolution of an adenine base editor with improved Cas domain compatibility and activity. Nat Biotechnol, 2020. 38(7): p. 883-891.
2. Tu, T., et al., A precise and efficient adenine base editor. Mol Ther, 2022. 30(9): p. 2933-2941.
3. Chen, L., et al., Engineering a precise adenine base editor with minimal bystander editing. Nat Chem Biol, 2023. 19(1): p. 101-110.
关于尧唐生物
尧唐生物是一家以创新为驱动，专注于开发基于mRNA-LNP递送的体内基因编辑药物的高科技生物医药公司。尧唐生物成立于2021年，依托多个技术创新平台，成功发掘和进化了新一代基因编辑器YolCas™和碱基编辑器YolBE®，获得了具有自主知识产权的新型脂质纳米颗粒（LNP），实现了更高效率的体内递送。公司已经建立了上海总部研发中心和GMP生产基地，拥有先进的mRNA-LNP生产工艺及完善的体内基因编辑药物生产和质量控制平台。尧唐生物自主研发的首个产品管线YOLT-201的临床试验已于今年三月获得国家药监局批准，今年六月成功完成首例患者入组，标志着国内首个LNP介导的体内基因编辑药物进入注册临床阶段。同时，基因编辑治疗家族性高胆固醇血症（FH）项目已成功开展了研究者发起的临床研究，初步取得了优异的临床效果。
