免化所刘佳团队发现噬菌体主衣壳蛋白多肽可提高碱基编辑精确性

近日，上海科技大学免疫化学研究所、生命科学与技术学院刘佳团队研究发现，噬菌体来源的CRISPR多肽抑制剂（G8P_PD）可调控碱基编辑器的活性并提升其特异性，提示其潜在的治疗相关应用。该成果在线发表于国际学术期刊《自然 通讯》（Nature Communications）。

此前研究中，刘佳团队与合作者研究发现丝状噬菌体主衣壳蛋白（Gene VIII-encoded protein, G8P）及其周质结构域（G8P_PD）编码的含20个氨基酸左右的多肽，可以变构调节的方式抑制 SpCas9 的活性。G8P_PD是首个被报道的CRISPR 系统的首个多肽类抑制剂，亦是首个通过别构调节方式发挥作用的 CRISPR 抑制剂，这是我国在CRISPR调节性分子领域为数不多的原创性科研发现与成果。实验证明，多种丝状噬菌体来源的G8P_PD均可对CRISPR-Cas9 的细胞内活性进行时像调控，从而提升其基因编辑的特异性。

根据 G8P_PD抑制 Cas9 的原理，研究人员推测其对基于 Cas9 构建的碱基编辑器（Base editor, BE）应具有同样的抑制效果。在本研究中，研究人员发现，G8P_PD可缩小 BE 编辑的窗口，使其更聚焦于 on-target 窗口中，这个改变使得 BE 编辑更加精准。由此，研究人员进一步发掘 G8P_PD潜在治疗相关应用。通过分析G8P_PD对细胞水平的马凡综合征疾病模型中 CBE 编辑活性的影响发现， G8P_PD 降低了 CBE 错误编辑的等位基因的频率和基因型数量，并将 A3A CBE 介导的完全编辑的等位基因从不足 4% 增加到 38% 以上。同时，本研究还探讨了 G8P_PD在动物模型上对碱基编辑的影响，结果表明 G8P_PD 可在小鼠胚胎水平减少 CBE 的窗口外编辑。这些结果表明 G8P_PD 作为碱基编辑器调控分子、介导精准基因治疗具有可行性。

上海科技大学与广州医科大学附属第一医院、呼吸疾病国家重点实验室联合培养博士后贾堃，上科大免化所大分子药物递呈实验室已毕业博士研究生崔炎儒（现于康奈尔大学攻读博士后）为本文的共同第一作者。免疫化学研究所研究员、生命科学与技术学院助理教授刘佳为通讯作者。上海科技大学为第一完成单位。

图. 噬菌体肽通过聚焦靶向窗口介导精确碱基编辑。a.G8P_PD抑制热点示意图。b.G8P_PD用于改善 CBEs 校正 FBN1^T7498C突变的靶向窗口的示意图。c.G8P_PD对 CBEs 校正 FBN1^T7498C突变完全编辑等位基因的分析。d.G8P_PD对小鼠胚胎中碱基编辑的影响。e. G8P_PD 可以提高 CBE 介导的对小鼠胚胎碱基编辑的精确性。

论文标题：Phage Peptides Mediate Precision Base Editing with Focused Targeting Window

文章链接： https://www.nature.com/articles/s41467-022-29365-7