基因编辑，北京农林科学院研究团队拓展xCas9在植物中的靶向编辑范围

CRISPR/Cas9 基因编辑技术及相关衍生技术是近几年发展起来的一种革命性的基因组定向编辑技术。Streptococcus pyogenes Cas9 (SpCas9)是目前研究最深入的Cas酶，它识别靶点时需要3'端有一段序列，即PAM（proto spacer adjacent motif），经典的PAM是NGG。拓展CRISPR-Cas9核酸酶PAM范围是其在植物中被更广泛应用的关键。2018年2月，David Liu团队在Nature期刊上发文，进化出一种能识别多种PAM序列的SpCas9变体(xCas9)。2019年，包括中科院和北京大学等单位的多个课题组报道了xCas9在植物上的应用测试，发现虽然xCas9可以在植物中拓展基因编辑的范围，但包含xCas9的碱基编辑器无法编辑大多数测试的目标站点，尤其是单碱基编辑时，几乎不能拓展PAM范围。

近日，北京市农林科学院玉米DNA指纹及分子育种北京市重点实验室作物基因组编辑团队在Plant Biotechnology Journal上发表了题为“Expanding the base editing scope to GA and relaxed NG PAM sites by improved xCas9 system”的研究论文，成功将xCas9单碱基编辑的前间区序列邻近基序（PAM）范围拓展至GA和松弛型的NG，解决了这个困扰行业的瓶颈问题，为在更广泛的基因组范围内选择碱基编辑靶点提供了可能。

研究团队针对CRISPR/Cas9 识别靶点的PAM拓展难题，研发了以xCas9和胞苷脱氨酶PmCDA1为基础、整合串联tRNA和强化sgRNA等功能元件的新型C/T单碱基编辑系统（xCas9-epBE），首次发现xCas9-epBE在植物中能对基因组上的以GA和松弛型的NG为PAM的靶点进行有效碱基编辑，并展现出特有的编辑窗口偏好性。这一技术成果大幅拓展了基因组内可单碱基编辑位点的候选范围，可以为动物或植物细胞提供参考，在玉米、水稻等作物的未来应用中也具有重要参考价值。

北京市农林科学院张成伟和徐雯为本文共同第一作者，杨进孝和刘亚为本文共同通讯作者。作物基因组编辑团队是2017年由玉米DNA指纹及分子育种重点实验室引进建设的技术创新团队，核心成员均具有跨国企业或国内大型生物技术公司基因组编辑技术管理、研发或相关工作经历，目前主要聚焦于碱基编辑、精确替换、组学编辑技术及其在玉米和水稻等作物中的高效应用，已申请11项基因组编辑相关的国家技术发明专利。这是该团队组建后在国际知名学术期刊上发表的第二篇研究论文。