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PAM 放宽的 Cas9 基因组编辑器的全基因组分析揭示了水稻中 ABE8e 的显著脱靶效应
（未经同行评审认证）是作者/资助者。保留所有权利。未经许可不得重复使用。此预印本的版权所有者此版本于 2022 年 2 月 10 日发布。；https://doi.org/10.1101/2022.02.09.479813 doi：bioRxiv preprint
大规模基因组和转录组测序分析揭示了植物中高活性腺嘌呤碱基编辑器诱导的突变景观
摘要背景：利用最近开发的 tRNA 腺苷脱氨酶 (TadA8e 和 TadA9) 改造的高活性腺嘌呤碱基编辑器 (ABE) 表现出强大的碱基编辑活性，但引发了人们对脱靶效应的担忧。结果：在本研究中，我们对 ABE8e 和 ABE9 诱导的水稻 DNA 和 RNA 突变进行了全面评估。对用四种 ABE（包括 SpCas9n-TadA8e、SpCas9n-TadA9、SpCas9n-NG-TadA8e 和 SpCas9n-NG-TadA9）转化的植物进行全基因组测序分析表明，含有 TadA9 的 ABE 导致更多数量的脱靶 A 到 G (A>G) 单核苷酸变体 (SNV)，而含有 CRISPR/SpCas9n-NG 的 ABE 导致水稻基因组中脱靶 SNV 总数更高。对携带 ABE 的 T-DNA 的分析表明，在 T-DNA 整合到植物基因组之前和/或之后可以引入靶向突变，在 ABE 整合到基因组之后会形成更多的脱靶 A>G SNV。此外，我们在 ABE 表达高的植物中检测到脱靶 A>G RNA 突变，但在 ABE 表达低的植物中未检测到。脱靶 A>G RNA 突变倾向于聚集，而脱靶 A>G DNA 突变很少聚集。结论：我们的研究结果表明 Cas 蛋白、TadA 变体、ABE 的时间表达和 ABE 的表达水平对水稻中的 ABE 特异性有影响，这为了解 ABE 的特异性提供了见解，并提出了除改造 TadA 变体之外增加 ABE 特异性的其他方法。
ApE，质粒编辑器：免费提供的 DNA 操作和可视化程序
DNA 可视化软件必须 1) 注释特征并以图形方式描述 DNA 特征，2) 模拟分子克隆技术，3) 生成具有视觉吸引力的图形输出。优秀的 DNA 可视化软件将意义赋予 DNA 碱基串。从根本上讲，这需要灵活的注释 - 将名称应用于区域，以及功能区域的可视化 - 应用图片来显示序列区域之间的空间关系。每一段 DNA 都应标注其生物学相关属性。此外，生物学家必须能够识别对特定重组技术有用的子序列，例如限制性酶识别序列、重组酶识别序列和重叠末端序列。优秀的 DNA 软件还提供对常见 DNA 操作（例如限制性消化或 Gibson 克隆）的强大计算机模拟。通过计算机操作 DNA，生物学家可以确保重组构建体包括功能完整的片段，这些片段具有顺序和框架内的 DNA。换句话说，优秀的软件允许研究人员综合工作计划。这可能是从所需产品开始在计算机上反向工作以确定所需的输入。相反，它允许研究人员从给定的一组可用质粒开始，并在虚拟实验室中工作以生成可能的产品。最后，可视化软件对于确定分析结果（DNA 序列、诊断 PCR 或限制性消化）是否产生了预期的产品非常有用。科学家可以使用该软件来比对序列或模拟每个步骤的凝胶以确认他们的工作。最后，好的 DNA 软件可以生成具有灵活细节级别的视觉上令人愉悦的输出。这种表示应该可以轻松地以开放且广泛使用的文本或图形格式导出。例如，文本输出可用于生成课堂报告、学生论文或供出版的手稿。同样，图形输出可用于生成会议海报或课堂报告或会议演示的幻灯片。
全局量化揭示了碱基编辑器的大量低水平脱靶活动
碱基编辑器是专门设计的脱氨酶，能够以精确有效的方式定向转换基因组或转录组中的特定碱基，并有望纠正致病突变。限制这种强大方法应用的一个主要问题是脱靶编辑问题。最近的几项研究表明碱基编辑器会诱导大量脱靶 RNA 活性，并证明脱靶突变可能会被改进的脱氨酶版本或优化的向导 RNA 抑制。在这里，我们描述了一类新的脱靶事件，这些事件对于现有的检测基因组变异的方法来说是不可见的，因此迄今为止一直被忽视。我们表明，非特异性、看似随机的脱靶事件会影响整个基因组或转录组中的大量位点，并占脱靶活动的大多数。我们开发并采用一种对随机脱靶活动敏感的不同互补方法，并使用它来量化由于当前优化的脱氨酶编辑器而导致的大量脱靶 RNA 突变。我们提供了一种计算工具来量化全局脱靶活动，可用于优化未来的碱基编辑器。工程碱基编辑器能够以单碱基分辨率定向操纵基因组或转录组。我们相信，实施这种计算方法将有助于设计更具体的碱基编辑器。
通过 CRISPR-Cas9 引导的腺嘌呤碱基编辑器捕获 DNA
利益竞争：加州大学董事会已获得和正在申请 CRISPR 技术专利，JAD 和 GJK 是这些技术的发明者。JAD 是 Caribou Biosciences、Editas Medicine、Scribe Therapeutics 和 Mammoth Biosciences 的联合创始人。JAD 是 Caribou Biosciences、Intellia Therapeutics、eFFECTOR Therapeutics、Scribe Therapeutics、Mammoth Biosciences、Synthego 和 Inari 的科学顾问委员会成员。JAD 是强生公司的董事，其研究项目由 Biogen 和辉瑞公司赞助。PAB 是 Beam Therapeutics 的顾问，拥有股票期权。DRL 是 Editas Medicine、Pairwise Plants、Beam Therapeutics 和 Prime Medicine 的顾问和联合创始人，这些公司使用基因组编辑技术。作者已提交了进化 ABE 的专利申请。
使用胞嘧啶碱基编辑器 cccDNA失活
1。Beam Therapeutics，美国马萨诸塞州剑桥2。 里昂癌症研究中心，Inserm，U1052，法国里昂3。 Hospices Civils de Lyon（HCL），法国里昂。 4。 里昂大学，UMR_S1052，UCBL，69008里昂，法国。 5。 法国大学（IUF）Institut Universitaire Universitaire Universitaire，法国75005。Beam Therapeutics，美国马萨诸塞州剑桥2。里昂癌症研究中心，Inserm，U1052，法国里昂3。Hospices Civils de Lyon（HCL），法国里昂。4。里昂大学，UMR_S1052，UCBL，69008里昂，法国。5。法国大学（IUF）Institut Universitaire Universitaire Universitaire，法国75005。
sbolcanvas：遗传设计的视觉编辑器-NSF -PAR
图1：从sbolcanvas导出的图像，显示遗传回路中组件和模块之间的相互作用。尤其是该图表明LACI生产者模块的零件可以编码抑制PTAC启动子的LACI蛋白。显示的另一个例子相互作用是IPTG小分子与LACI蛋白结合以形成IPTG LACI复合物。这种相互作用隔离了LACI蛋白，因此无法抑制PTAC启动子。