近年來，精準(zhǔn)堿基編輯技術(shù)（base editing）為基因功能研究和疾病治療帶來了革命性進(jìn)展【1,2】。然而，在復(fù)雜體內(nèi)環(huán)境中開展高分辨率功能篩選仍面臨重大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)堿基編輯器依賴完整DNA脫氨酶，往往伴隨細(xì)胞毒性、轉(zhuǎn)錄組異常改變以及脫靶風(fēng)險，嚴(yán)重限制其在體內(nèi)功能基因組學(xué)研究中的應(yīng)用【3】。

針對這一關(guān)鍵技術(shù)瓶頸， 2026年4月15日， 賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院史俊煒團(tuán)隊(duì)，Rahul M. Kohli團(tuán)隊(duì)，和紀(jì)念斯隆凱特琳癌癥中心的Andy J. Minn團(tuán)隊(duì)在Nature Biotechnology雜志中發(fā)表了題為Inducible, split base editors for in vivo cancer functional genomics的文章，系統(tǒng)介紹了一種小分子誘導(dǎo)的分體式工程化堿基編輯工具（split-engineered base editor,seBE），該平臺實(shí)現(xiàn)了高效率、低毒性且具備時間可控性的堿基編輯，為體內(nèi)癌癥功能基因組學(xué)篩選提供了全新技術(shù)方法 。

上述研究團(tuán)隊(duì)的工作表明，完整DNA脫氨酶可能是導(dǎo)致細(xì)胞毒性和非特異性編輯的關(guān)鍵因素。此前，他們已開發(fā)出分體式工程化堿基編輯器，將脫氨酶拆分為兩個失活片段，僅在小分子誘導(dǎo)下重新組裝并恢復(fù)編輯活性【4】。多種細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，相較于傳統(tǒng)堿基編輯系統(tǒng)，seBE顯著降低細(xì)胞毒性和轉(zhuǎn)錄組異常，同時保持甚至提升靶向編輯效率。

在體外白血病細(xì)胞模型中，研究者首先通過錯義突變篩選驗(yàn)證了該工具的性能。 例如，在轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子MYB蛋白的DNA 結(jié)合功能域中，多個突變位點(diǎn)影響蛋白穩(wěn)定性及其與DNA 的結(jié)合能力。在染色質(zhì)調(diào)控因子SMARCA4的ATPase功能域中，研究者發(fā)現(xiàn)第973位精氨酸突變?yōu)楣劝滨０泛笃涔δ苡绊懮踔翉?qiáng)于終止密碼子或剪切突變。進(jìn)一步的突變體過表達(dá)實(shí)驗(yàn)表明，該突變可以產(chǎn)生類似于已知的顯性失活（dominant negative）突變體的表型。 這些結(jié)果證明，seBE篩選不僅能夠識別功能喪失突變，還能夠解析基因敲除難以捕捉的突變類型。此外，該系統(tǒng)獨(dú)特的可誘導(dǎo)特性，使研究者能夠精確控制編輯發(fā)生的時間窗口，為體內(nèi)功能篩選奠定基礎(chǔ)。

為進(jìn)一步優(yōu)化體內(nèi)應(yīng)用，團(tuán)隊(duì)結(jié)合蛋白語言模型構(gòu)建了計算篩選流程，優(yōu)先富集具有潛在功能影響的錯義突變位點(diǎn)，從而開發(fā)出精簡型sgRNA文庫，大幅壓縮體內(nèi)篩選規(guī)模，提高實(shí)驗(yàn)可行性 。在B16小鼠黑色素瘤模型中，研究團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證了seBE在體內(nèi)的穩(wěn)定性和可控性。隨后，他們針對35個已被敲除研究提示參與抗腫瘤免疫調(diào)控的基因，開展了體內(nèi)堿基編輯篩選。該篩選不僅成功定位了調(diào)控抗腫瘤免疫反應(yīng)的關(guān)鍵氨基酸殘基，還發(fā)現(xiàn)某些殘基在特定體內(nèi)環(huán)境下呈現(xiàn)與整體基因敲除截然不同的功能效應(yīng)。在進(jìn)一步針對腫瘤免疫關(guān)鍵調(diào)控因子 Adar1【5】進(jìn)行氨基酸位點(diǎn)精細(xì)篩選后，團(tuán)隊(duì)鑒定出多個功能喪失突變，臨近已知的自身免疫疾病致病位點(diǎn)，并通過體內(nèi)腫瘤模型及分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)得到驗(yàn)證 。篩選同時找到了一個位于ADAR1催化功能域的功能獲得性突變位點(diǎn)。該位點(diǎn)臨近促進(jìn)ADAR1蛋白穩(wěn)定性的肌醇硫磷酸（inositol hexakisphosphate）結(jié)合區(qū)域，突變后可增強(qiáng)細(xì)胞對于干擾素β（interferon β）的耐受性。

總體而言，本研究展示了seBE平臺在體內(nèi)癌癥功能基因組學(xué)中的潛力。與傳統(tǒng)基因敲除相比，高效率的堿基編輯篩選能夠在氨基酸水平上解析功能差異，揭示基因整體敲除無法捕捉的精細(xì)調(diào)控機(jī)制。未來，團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步拓展可誘導(dǎo)seBE篩選至更多腫瘤模型，系統(tǒng)解析癌癥發(fā)生、進(jìn)展及轉(zhuǎn)移不同階段的關(guān)鍵遺傳調(diào)控節(jié)點(diǎn)。

賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士后任荻秋和博士生王熵墑為論文的共同第一作者。賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院史俊煒教授，Rahul M. Kohli教授，和紀(jì)念斯隆凱特琳癌癥中心的Andy J. Minn教授為共同通訊作者。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41587-026-03077-5

制版人： 十一

參考文獻(xiàn)

1. Lue, N.Z. & Liau, B.B. Base editor screens for in situ mutational scanning at scale.Mol Cell83, 2167-2187 (2023).

2. Komor, A.C., Badran, A.H. & Liu, D.R. CRISPR-Based Technologies for the Manipulation of Eukaryotic Genomes.Cell168, 20-36 (2017).

3. Fiumara, M. et al. Genotoxic effects of base and prime editing in human hematopoietic stem cells.Nat Biotechnol42, 877-891 (2024).

4. Berrios, K.N. et al. Controllable genome editing with split-engineered base editors.Nat Chem Biol17, 1262-1270 (2021).

5. Ishizuka, J.J. et al. Loss of ADAR1 in tumours overcomes resistance to immune checkpoint blockade.Nature565, 43-48 (2019).

學(xué)術(shù)合作組織

（*排名不分先后）

戰(zhàn)略合作伙伴

（*排名不分先后）

轉(zhuǎn)載須知

【非原創(chuàng)文章】本文著作權(quán)歸文章作者所有，歡迎個人轉(zhuǎn)發(fā)分享，未經(jīng)作者的允許禁止轉(zhuǎn)載，作者擁有所有法定權(quán)利，違者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘

近期直播推薦

點(diǎn)擊主頁推薦活動

關(guān)注更多最新活動！