NAR︱毛凤彪团队合作构建单碱基编辑数据库CRISPRbase
撰文︱范吉标，毛凤彪
责编︱方以一，王思珍
编辑︱王如华
当前，CRISPR基因编辑技术因其较高的编辑效率而广泛应用于生命科学研究领域。但传统的CRISPR编辑技术因为需切割DNA双链而很难实现单碱基精准编辑，然而约有一半的遗传疾病是由单碱基突变（SNVs）导致的，大量动植物表型也是由于单碱基突变引起。然而，大多数SNVs深层机制尚不清楚，于是无需切割DNA就能实现碱基高效编辑的CRISPR单碱基编辑技术便应运而生[1]。CRISPR单碱基编辑技术（CRISPR base editing，BE）是在CRISPR基因编辑技术基础上发展而来的能够实现单个碱基的替换编辑的基因编辑技术，包括实现C->T突变的胞嘧啶碱基编辑器（Cytosine Base Editors, CBE），A->G突变的腺嘌呤碱基编辑器（Adenine Base Editors, ABE）和C->G突变的胞嘧啶鸟嘌呤碱基编辑器（C-to-G base editors, CGBE）。随着CRISPR单碱基编辑技术的迅猛发展，该技术已广泛应用于人类、动物、植物和微生物的相关研究[2-5]，CRISPR单碱基编辑的数据量也随之不断增大，从中准确找到自己所需要的信息，对相关研究者来说是个不小的挑战。
为了解决这个问题，近日北京大学第三医院、扬州大学动物科学与技术学院、广东省农业科学院水稻研究所和中国医学科学院肿瘤医院等多家单位合作，通过收集、整理和分析相关数据，开发出了CRISPRbase单碱基编辑数据库（http://crisprbase.maolab.org）。论文题目为“Annotation and evaluation of base editing outcomes in multiple cell types using CRISPRbase”，于2022年11月9日发表在国际权威期刊Nucleic Acids Research（NAR）上。
CRISPRbase通过整合17个物种，50多个细胞/组织类型的1,252,935条单碱基编辑数据，计算预测不同编辑系统的编辑效率和脱靶效应，同时提供了便捷的分析工具，该数据库集成了搜索、分析、提交、下载和统计等多种功能。CRISPRbase给用户提供了友好的交互界面，方便用户进行浏览和分析。研究团队基于sgRNA序列，分析了不同CRISPR单碱基编辑系统的在各编辑窗口（editing window）上各碱基位点的编辑效率和motif（图1）。该分析结果有助于探究编辑系统编辑位点偏好性，并为编辑系统的选择提供指导。
图1 CRISPRbase数据库的构建和编辑器的编辑效率及位点偏好性
（图源：Jibiao Fan, et al., NAR, 2022）
此外，研究团队还分析了编辑效率和目的基因表达之间的关系，发现单碱基编辑效率和靶基因的表达变化存在一定的正相关（图2）。作者们还分析了这些脱靶突变引起的有害和良性突变的比例、癌症驱动和乘客突变的比例，发现脱靶突变引起的有害突变与多种肿瘤相关，然而其中大部分有害突变并非癌症驱动突变（图2）。这些结果为CRISPR单碱基编辑技术的疾病治疗研究提供了重要参考。
总之，CRISPRbase是一个CRISPR单碱基编辑的综合知识系统，将有助于基因编辑、基因功能分析、基因治疗、农作物育种等方面的研究工作。图2 CRISPRbase脱靶效应分析
（图源：Jibiao Fan, et al., NAR, 2022）
文章结论与讨论，启发与展望综上所述，该研究建立了一个大规模的单碱基编辑数据库CRISPRbase,其中收集了涵盖17个物种的186套高质量单碱基编辑数据，来自超过50多个细胞/组织类型的1,252,935条单碱基编辑信息。所有收集的数据都进行了统一处理分析，使得不同来源的数据相对可比和有利于数据的再利用。对于每套数据，CRISPRbase不仅提供了物种名、sgRNA及PAM序列、Cas类型、目的基因、细胞/组织类型、编辑器类型、目的基因表达量变化等信息，还使用ANNOVAR预测脱靶效应引起的基因功能变化和OncoBase预测脱靶效应引起的肿瘤相关调控网络。CRISPRbase支持多种单碱基编辑系统比较的功能，用户可以比较多种单碱基编辑系统在特定基因位点的编辑效率和脱靶效应。
原文链接：https://doi.org/10.1093/nar/gkac967
数据库链接：http://crisprbase.maolab.org/
北京大学第三医院毛凤彪研究员、薛丽香研究员和中国医学科学院肿瘤医院孙力超研究员为论文共同通讯作者，扬州大学动物科学与技术学院范吉标副教授、北京大学第三医院联合培养博士史雷胜和广东省农业科学院水稻研究所刘琦研究员为共同第一作者。
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本文完