ミトコンドリア塩基編集者は、実質的な核のオフターゲット変異を誘導

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Mitochondrial base editor induces substantial nuclear off-target mutations

Z Lei, H Meng, L Liu, H Zhao, X Rao, Y Yan, H Wu… - Nature, 2022 - nature.com

… Mutations in mitochondrial DNA (mtDNA) are known to be associated with most adult-onset
mitochondrial diseases, which affect up to about 1 in 5,000 adults 2,3,4,5 . Although several …

 

• Mitochondrial base editor induces substantial nuclear off-target mutations

  Abstract
  DddA-derived cytosine base editors (DdCBEs)-which are fusions of split DddA halves and transcription activator-like effector (TALE) array proteins from bacteria-enable targeted C•G-to-T•A conversions in mitochondrial DNA1. However, their genome-wide specificity is poorly understood. Here we show that the mitochondrial base editor induces extensive off-target editing in the nuclear genome. Genome-wide, unbiased analysis of its editome reveals hundreds of off-target sites that are TALE array sequence (TAS)-dependent or TAS-independent. TAS-dependent off-target sites in the nuclear DNA are often specified by only one of the two TALE repeats, challenging the principle that DdCBEs are guided by paired TALE proteins positioned in close proximity. TAS-independent off-target sites on nuclear DNA are frequently shared among DdCBEs with distinct TALE arrays. Notably, they co-localize strongly with binding sites for the transcription factor CTCF and are enriched in topologically associating domain boundaries. We engineered DdCBE to alleviate such off-target effects. Collectively, our results have implications for the use of DdCBEs in basic research and therapeutic applications, and suggest the need to thoroughly define and evaluate the off-target effects of base-editing tools.

• ミトコンドリア塩基編集者は、実質的な核のオフターゲット変異を誘導

  概要
  DddA 由来のシトシン塩基エディター (DdCBE) は、分割された DddA の半分と細菌由来の転写活性化因子様エフェクター (TALE) 配列タンパク質の融合であり、ミトコンドリア DNA1 における標的の C•G から T•A への変換を可能にします。 ただし、それらのゲノム全体の特異性はよくわかっていません。 ここでは、ミトコンドリアの塩基編集者が核ゲノムで広範なオフターゲット編集を誘発することを示しています。 エディトームのゲノムワイドで偏りのない分析により、TALEアレイシーケンス（TAS）依存またはTAS非依存の数百のオフターゲットサイトが明らかになりました。 核 DNA の TAS 依存性オフターゲット部位は、多くの場合、2 つの TALE リピートのうちの 1 つだけによって指定されます。 核 DNA 上の TAS に依存しないオフターゲット サイトは、異なる TALE アレイを持つ DdCBE 間で頻繁に共有されます。 特に、それらは転写因子CTCFの結合部位と強く共局在し、トポロジー的に関連するドメイン境界に富んでいます。 このようなオフターゲット効果を軽減するために DdCBE を設計しました。 まとめると、私たちの結果は、基礎研究および治療への応用における DdCBE の使用に影響を与えており、塩基編集ツールのオフターゲット効果を徹底的に定義および評価する必要があることを示唆しています。

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