基于TadA-8e分裂策略开发可精确调控的碱基编辑器系列工具

本研究针对ABE8e等腺嘌呤碱基编辑器(ABE)存在的DNA/RNA脱靶风险，通过TadA-8e分裂结合雷帕霉素诱导二聚化技术，开发了sABE8e、sAYBE和seA&C-BEmax等可控碱基编辑系统。这些工具在保持高效靶向编辑的同时显著降低脱靶效应，为遗传病治疗提供了更安全的基因编辑平台。

　　

基因编辑技术为遗传病治疗带来曙光的同时，其脱靶效应犹如悬在头顶的"达摩克利斯之剑"。当前最先进的ABE8e编辑器虽能高效实现A-to-G转换，却因持续表达的TadA-8e蛋白导致显著的DNA和RNA脱靶风险。更棘手的是，基于TadA-8e骨架开发的AYBE（A-to-Y编辑器）和eA&C-BE_max（双碱基编辑器）同样面临这一安全隐患。如何在不损失编辑效率的前提下实现精准调控，成为基因治疗领域亟待突破的技术瓶颈。

这项发表于《Molecular Therapy Nucleic Acids》的研究创新性地采用"分裂-重组"策略，通过计算机辅助设计筛选TadA-8e蛋白的关键分裂位点（如Asn37-Asn38），将完整的TadA-8e拆分为TadA-8e^N和TadA-8e^C两个非活性片段，分别融合FRB/FKBP12二聚化结构域。在雷帕霉素诱导下，两个片段可逆重组恢复编辑活性，实现时空特异性调控。研究团队运用SPELL算法预测分裂位点，通过高通量测序验证编辑效率，并采用增强型正交R-loop实验和全转录组测序全面评估脱靶效应。人类HEK293T细胞系和HUDEP-2（Δ^Gγ）细胞模型为功能验证提供了实验平台。

可控腺嘌呤碱基编辑通过TadA-8e分裂实现

研究人员筛选出9个潜在分裂位点，最终确定Asn37-Asn38位点构建的sABE8e在14个内源位点展现出83%的最高编辑效率，窗口宽度（3-11）与ABE8e相当。相较于近期报道的sABE v2.3，sABE8e编辑窗口更宽且背景活性更低，同时将indel频率从1.2%降至0.3%。

可控A-to-Y和A/C碱基编辑的实现

将相同分裂策略应用于AYBE时，sAYBE在12个位点实现最高50.3%的A-to-G和44.3%的A-to-C编辑，纯度与原型相当。而seA&C-BE_max的A-to-G（中位数21.1%）和C-to-T（中位数29.4%）效率虽略低于原型，但同步编辑效率从63.7%降至32.8%，显著改善了双编辑器的特异性。

脱靶效应评估

sgRNA依赖性脱靶分析显示，sABE8e在33个位点中5个位点的脱靶编辑显著降低。正交R-loop实验证实sgRNA非依赖性DNA脱靶减少3.1倍，RNA-seq显示全转录组RNA脱靶降低2.4倍。特别值得注意的是，无雷帕霉素时sABE8e几乎检测不到背景编辑活性。

疾病治疗应用验证

在PCSK9剪接位点编辑中，sABE8e实现48.5%的突变效率；针对β-血红蛋白病靶点HBG启动子，在HUDEP-2（Δ^Gγ）细胞中诱导73%的-113A>G突变，γ-珠蛋白mRNA表达显著提升，证实其治疗应用潜力。

这项研究通过分子开关的精准设计，建立了碱基编辑器的"安全阀"机制。系列可控编辑器sABE8e、sAYBE和seA&C-BE_max不仅解决了ABE8e衍生产品的脱靶难题，更为重要的是提供了一种普适性技术框架——任何基于TadA-8e的编辑器（如线粒体碱基编辑器）均可通过该策略实现可控优化。研究揭示的Asn37-Asn38关键分裂位点，为后续开发光控、温度响应等新型调控系统奠定了分子基础。这种"效率与安全性并重"的设计理念，将推动基因编辑技术向临床转化迈出更稳健的一步。