BEguider:一个单碱基编辑器sgRNA设计与编辑效率预测工具

单碱基编辑器是实用且高效的基因编辑工具,其编辑效率与单向导RNA(single guide RNA,sgRNA)序列的设计密切相关。目前单碱基编辑器sgRNA序列的设计缺少特定的法则,主要依靠经验和大量尝试完成。本研究基于卷积神经网络,开发了一个单碱基编辑器sgRNA序列设计工具BEguider。BEguider利用TensorFlow 2深度学习框架建立编辑效率预测模型,能够在人基因组范围内针对NGG PAM序列依赖的单碱基编辑器ABE7.10-NGG和BE4-NGG批量设计sgRNA序列,预测编辑效率。此外,通过整合Cas-OFFinder,BEguider能够提供对sgRNA脱靶情况的评估。利用BEguider设计sgRNA序列,有助于研究人员提高实验效率,节约实验成本。

单碱基编辑技术在治疗遗传性贫血中的应用

单碱基编辑器(base editors,BEs)是一类基于CRISPR/Cas系统或转录激活子样效应子阵列蛋白(transcription activator-like effector,TALE)基因编辑技术的新兴碱基编辑器。该类编辑器既不需要引入DNA双键断裂,也不需要供体DNA,可针对基因组单个碱基进行精准替换,与以前的基因编辑技术相比,单碱基编辑器具有副产物更少、碱基编辑范围更大等优点,这为基因治疗点突变导致的遗传性贫血带来了曙光。本文对单碱基编辑技术的发展,以及单碱基编辑技术在基因治疗突变引起的遗传性贫血的临床尝试中取得的进展进行概述,可为未来临床上基因治疗遗传性贫血提供理论参考。

BE-dot:为单碱基编辑设计sgRNA及预测脱靶图谱的工具

目的 单碱基编辑器作为修复基因组点突变的有力工具,在生物技术开发和临床应用中具有极大潜力。对于目标改造的单核苷酸变异(SNV),首先要选择可用于编辑的单碱基编辑器(base editors,BEs)和单向导RNA (single guide RNA,sgRNA)。目前,尽管有较多工具实现了设计sgRNA,但缺少将设计sgRNA与评估单碱基编辑器特异性完整结合起来的工具。方法 纳入主流的27种胞嘧啶碱基编辑器(CBEs)和12种腺嘌呤碱基编辑器(ABEs)对SNV设计编辑方案,并通过调用第三方工具BE-Hive对编辑方案进行效率预测。综合使用多个脱靶预测工具对编辑方案的脱靶图谱进行评估。最后结合BEs类型和脱靶位点,分析得到所有可能的脱靶编辑产物,再调用ANNOVAR这一变异注释工具进行脱靶产物的功能分析。结果 本文提出了一个综合性工具BE-dot,它可以实现对目标编辑的SNV从设计sgRNA到预测脱靶图谱的完整过程,并对脱靶产物进行功能注释。利用密码子的简并性,BE-dot除了提供DNA水平上的精确校正方案,还可以在蛋白质水平进行同义校正。在对单碱基编辑系统做脱靶图谱的预测时,BE-dot综合了Cas-OFFinder、CALITAS、CFD、u CRISPR、BEdeepoff等多个工具,可以更全面地评估单碱基编辑系统的特异性,为用户选择BEs和sgRNA提供参考。此外,BE-dot可以自动分析得到脱靶位点处所有可能的编辑产物,并转换为avinput格式供ANNOVAR进行功能注释,避免了以往手工注释的繁琐。结论 BE-dot能为单碱基编辑技术应用于纠正或引入SNV设计编辑方案,并且能够从编辑效率、脱靶图谱、脱靶带来的功能影响等方面对编辑方案进行全面的评估。

核酸脱氨酶的研究进展

核酸脱氨酶是一类以DNA或RNA为底物,催化其胞嘧啶或腺嘌呤脱氨基的锌离子依赖酶,可引起碱基的改变,在生物体的免疫防御、神经调控等多种生理过程中扮演重要角色,并且已有多种脱氨酶被开发为精准高效的碱基编辑器。该文就核酸脱氨酶的结构与功能特征进行系统概述,并探讨了该类酶的起源与演化,为后续有关研究与应用提供参考。