线粒体DNA突变相关疾病的治疗一直是医学领域亟待突破的难题。鉴于传统药物治疗手段在疗效上的局限性，科研人员正积极探索更高效、精准的治疗策略。基因编辑技术凭借其能够直接修正线粒体DNA突变的独特优势，正逐步成为治疗线粒体疾病领域最具前景的方法之一。
▐ DdCBE的初步开发：
2020年，刘如谦团队将DddAtoxin与TALE技术融合，开发出了一种新型的双链DNA单碱基编辑工具——DdCBE，这一成果标志着基因编辑技术在治疗线粒体疾病的征途上迈出了重要一步。DdCBE能够有效编辑线粒体DNA，为线粒体疾病的治疗提供了新的可能性。
然而，随着研究的深入，野生型DdCBE被发现会引发严重的线粒体及细胞核基因组脱靶效应。这一发现对其在临床实践中的安全性构成了严峻考验，并立即引起学术界与工业界的广泛关注与深入讨论。
▐ 左二伟团队的贡献
为了解决这一问题，中国农业科学院深圳农业基因组研究所左二伟团队展开了深入研究。他们利用DddAtoxin晶体结构数据以及AlphaFold2蛋白质三维结构预测技术，预测了脱靶效应产生相关的重要氨基酸位点。
通过蛋白工程策略，左二伟团队突变了相应氨基酸，并通过活性测试和GOTI脱靶效应评估，成功开发出了DdCBEK1402D/E突变体。这一突变体的脱靶效应仅为野生型DdCBE的1/1000至1/400，几乎达到了对照组的本底噪声水平。
这些发现表明，压力可能通过改变细胞的表观遗传状态（如DNA甲基化）来影响基因的表达和细胞的生理功能。
左二伟团队的研究为线粒体胞嘧啶碱基编辑器的安全性改善作出了重要贡献。DdCBEK1402D/E突变体在显著降低脱靶效应的同时，保持了与野生型DdCBE一致的基因编辑效率，为线粒体疾病的治疗提供了更加安全、有效的工具。
考虑到基因编辑技术在医学领域的广泛应用前景，降低脱靶效应对于推动其临床应用具有重要意义。左二伟团队的研究成果不仅展示了DdCBEK1402D/E突变体在线粒体水平、基因组水平上的低脱靶效应，还展现了其巨大的临床应用潜力。
该研究中所使用的GOTI基因编辑脱靶效应评价方案也是一项重要的技术创新。该技术通过利用小鼠胚胎在发育早期细胞间基因组差异极小的特点，创新性地构建了脱靶效应评价技术，为多种基因编辑工具的脱靶效应评价提供了有力支持。
左二伟团队在开发脱靶效应显著降低的线粒体基因编辑器方面取得了重要成果，为线粒体疾病的治疗和基因编辑技术的临床应用带来了新的希望。
参考文献：https://www.nature.com/articles/s41422-024-01028-w
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