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近日，中國農業科學院深圳農業基因組研究所左二偉課題組聯合中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心孫怡迪課題組、中國科學院上海營養與健康研究所/臨港國家實驗室魏武課題組，在Nature Communications期刊發表了題為：Cytosine base editors induce off-target mutations and adverse phenotypic effects in transgenic mice的研究論文。
該研究研發了一種檢測堿基編輯器體內脫靶效應的新方法——SAFETI，系統分析了三種堿基編輯器的脫靶效應，并檢測到轉基因小鼠體內出現新的脫靶突變。該研究為基因編輯工具的安全性評估帶來了突破性的新工具，對指導基因編輯工具的安全應用具有重要意義。
單堿基編輯技術自問世以來，因其高效性和特異性備受推崇，然而研究發現，這一技術在細胞系、小鼠胚胎和水稻中可能會引發意外突變，而在體內的長期效應仍不明確。為了探清這一潛在風險，研究團隊研發出一種利用轉基因小鼠系統性地評估基因編輯工具安全性的方法，并將其命名為SAFETI。
為了檢測這一技術的有效性，研究人員分別構建了三種表達不同堿基編輯器——BE3、YE1-BE3-FNLS和ABE7.10（F148A）的轉基因小鼠，并對約400只轉基因小鼠進行了長達15個月的評估（圖1）。研究發現，BE3小鼠的后代相對父母本產生了新的DNA突變。RNA-seq分析發現，BE3和YE1-BE3-FNLS在轉錄組范圍內引發特有RNA SNVs，且RNA SNVs的數量與CBE在各種組織中的表達水平呈正相關。相反，ABE7.10（F148A）小鼠中未檢測到DNA或RNA SNVs。
值得注意的是，在長時間監測過程觀察到，BE3小鼠中出現了肥胖（比例>40%）和發育遲緩（比例>6%）等異常表型（圖2）。這些發現揭示了在使用胞嘧啶堿基編輯器（CBE）進行基因編輯時，可能存在被忽視的副作用。
圖1：SAFETI示意圖以及轉基因小鼠單堿基編輯功能驗證
圖2：對轉基因小鼠的全基因組、全轉錄組序列分析以及長期體重觀察
中國農業科學院深圳農業基因組研究所副研究員閆娜娜、博士后馮虎、博士后孫永森、博士研究生辛穎、博士后張海航為該論文的共同第一作者，基因組所左二偉研究員和中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心孫怡迪研究員和中國科學院上海營養與健康研究所/臨港國家實驗室魏武研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃、中國博士后科學基金會、廣東省基礎與應用基礎研究基金等資助。