随着基因编辑技术的飞速发展，DNA碱基编辑工具在疾病治疗领域展现出了巨大的潜力。传统的胞嘧啶碱基编辑器和腺嘌呤碱基编辑器主要依赖于脱氨酶来实现碱基的转换，但这种方法存在编辑T和G能力受限、脱靶效应高等问题。近期，北京大学魏文胜课题组在《Nature Communications》上发表了一项重要研究，介绍了一种名为TBE（Thymine base Editor）的新型DNA碱基编辑工具，该工具不依赖脱氨酶，能够高效、精准地编辑DNA中的胸腺嘧啶（T），为基因治疗提供了新的可能性。

 

TBE的工作原理与优势

TBE的核心在于利用人源化尿嘧啶DNA-糖基化酶（hUNG）及其突变体，特别是来自耐辐射奇球菌（Deinococcus radiodurans）的尿嘧啶DNA-糖基化酶（DrUNG）突变体，这些酶能够直接切割DNA中的胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T），产生无尿嘧啶/无嘧啶位点（AP位点）。通过将这些酶与Cas9蛋白结合，并利用sgRNA靶向特定的DNA序列，TBE能够在体内实现对C和T的直接编辑。

 

与现有的碱基编辑工具相比，TBE具有显著的优势：

 

更高的编辑效率：在多个人类基因组位点上，TBE实现了高效的胸腺嘧啶编辑，平均T-to-C, T-to-G及T-to-A的编辑比例分别为52%、30%和18%。

更小的细胞毒性：细胞毒性实验表明，TBE对细胞的损伤较小，有利于其在临床治疗中的应用。

更低的脱靶现象：全面评估显示，TBE在基因组或转录组水平上均不会导致严重的脱靶编辑，确保了编辑的特异性。

TBE在疾病治疗中的应用前景

研究团队通过实验验证了TBE在相关疾病治疗中的潜在应用。他们将DrUNG突变体的mRNA与nickase SpCas9融合蛋白和sgRNA共转染到原代成纤维细胞中的α-L-艾杜糖醛酸酶缺陷细胞中，成功观察到该酶活性的恢复。这一结果不仅证明了TBE在基因修复方面的有效性，也为未来利用TBE治疗单基因遗传疾病提供了有力支持。

 

研究团队与资助情况

北京大学/昌平实验室魏文胜课题组是这项研究的主要完成者，博士后伊宗裔、张小雪，博士研究生魏晓旭以及本科生李佳怡（2024级研究生新生）为论文的共同第一作者。本研究得到了国家自然科学基金、昌平实验室、北大-清华生命科学中心及中国博士后科学基金的资助，为研究的顺利进行提供了重要保障。

 

结语

TBE作为一种不依赖脱氨酶的DNA碱基编辑工具，其高效、精准、低毒的特点为基因编辑技术的发展注入了新的活力。随着研究的深入和技术的不断完善，TBE有望在疾病治疗领域发挥更大的作用，为更多患者带来福音。