CRISPR/Cas9基因编辑技术近年来迅速发展，其中的碱基编辑技术（base editing, BE）因具有不破坏双链DNA、不需要DNA模版、简单易行、特异性高等特点，成为基因编辑的重要研究方向。现有的碱基编辑器只能实现由胞嘧啶（C）到胸腺嘧啶（T）和腺嘌呤（A）到鸟嘌呤（G）的碱基转换，尚不能实现嘧啶与嘌呤之间的碱基颠换。开发新的碱基编辑技术实现碱基颠换，在基因治疗、细胞生物学、合成生物学等领域具有重要的意义。天津师范大学生命科学学院李菊教授与中国科学院天津工业生物技术研究所张学礼研究员、毕昌昊研究员课题组联合攻关，设计构建了新型的糖基化酶碱基编辑工具器（GBE）。基于该系统，国际上首次在哺乳动物细胞中实现C-G碱基特异性颠换。

传统的CBE碱基编辑器在脱氨酶（AID）的作用下，将DNA单链上的C转变为尿嘧啶（U），并经过DNA复制进一步转化为T。新型GBE碱基编辑器将尿嘧啶糖基转移酶（Ung）带到由脱氨酶（AID）形成的尿嘧啶碱基位点，在该位点脱去尿嘧啶，建立无嘌呤/无嘧啶（AP）位点。这种DNA创伤位点诱导启动DNA修复过程，从而实现碱基的转变（图1）。实验结果证明GBE碱基编辑器在大肠杆菌中可将C颠换为A；在哺乳动物细胞中，GBE碱基编辑器能够在N20序列的第6位胞嘧啶C6处进行高特异性的C到G的颠换。GBE作为新一代碱基编辑技术，进一步填补了现有碱基编辑技术的空缺，第一次在哺乳动物细胞中实现了C-G特异性的碱基颠换，具有较高的特异性和较窄的编辑窗口，在三千多种已知CG碱基突变引起的人类遗传疾病治疗中具有广阔的应用前景（图2）。

图1: GBE碱基编辑器示意图

图2：单碱基突变造成的疾病中，各碱基突变所占的比例

论文2020年7月发表在NatureBiotechnology中，题目为“Glycosylase base editors enableC-to-A and C-to-G base changes ”。李菊为该论文的合作第一作者。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41587-020-0592-2