现阶段的基因编辑能实现单个碱基对的改变吗？

人类基因组中有30亿个碱基对，一个碱基的错误或突变可能对一个人的健康产生重大影响。目前已知的与人类疾病有关的5万多基因突变，有3万多个基因变异是由一个碱基对的简单交换引起的。

2016年4月份，哈佛大学化学教授Broad研究所David Liu领导的研究团队首先开发出一种将一个DNA碱基转换为另一个DNA碱基的方法。方法概述：将Cas9突变敲除其DNA双链切割酶活性，引入大鼠胞嘧啶脱氨酶APOBEC1，APOBEC1可将胞嘧啶（C）转变为尿嘧啶（U），融合到CRISPR/Cas9蛋白的N端，最后回复突变Cas9的DNA单链切割活性，最后组成APOBEC–XTEN–dCas9(A840H)–UGI融合蛋白称为BE3单碱基编辑系统C→T (或G→A)

今年，中科院遗传所研究人员采用该方法利用nCas9-D10A融合大鼠胞嘧啶脱氨酶（rAPOBEC1）和UGI构成植物基因组的单碱基编辑系统nCas9-PBE，在小麦，水稻，和玉米中实现了单碱基编辑。

今年10月份，MIT 张锋团队实验室开发出靶向RNA的Cas13蛋白进行基因编辑。利用RNA腺苷脱氨酶ADAR2将RNA中腺嘌呤A转换位肌苷（I），在RNA翻译过程中I会被读为G，从而实现了RNA水平的A→G，该过程不需要改变个体基因组。

更进一步，同样今年10月份，David Liu 实验室开发出腺嘌呤碱基( adenine base editor，ABE)编辑系统，实现了单碱基编辑将A•T碱基对编辑成G•C碱基对，利用大肠杆菌E Coli的腺嘌呤脱氨酶ecTadA将腺嘌呤A脱氨转变为次黄嘌呤I，I被识别为G，实现A•T碱基对转换成G•C。

参考资料：

Komor A C, Kim Y B, Packer M S, et al. Programmable editing of a target base in genomic DNA without double-stranded DNA cleavage[J]. Nature, 2016, 533(7603):420.

Gaudelli N M, Komor A C, Rees H A, et al. Programmable base editing of A•T to G•C in genomic DNA without DNA cleavage[J]. Nature, 2017, 551(7681):464-471.

Cox D, Gootenberg J S, Abudayyeh O O, et al. RNA editing with CRISPR-Cas13.[J]. Science, 2017, 358(6366):1019.