腺嘌呤碱基编辑器 ABE8e 凭借高效 A→G 编辑能力，为单基因遗传病与代谢性疾病的一次性治愈带来革命性可能，但其存在严重且不可预测的全基因组脱靶效应，部分突变甚至发生在癌基因与抑癌基因中，极大限制了临床转化。如何在保留高编辑效率的同时彻底消除随机脱靶，成为基因编辑安全走向临床的核心难题。
2026年4月，中国农业科学院农业基因组研究所左二伟团队在期刊《Trends in Biotechnology》（IF：14.9）在线发表题为：Electrostatic remodeling of TadA8e* eliminates ABE8e genome-wide off-target effects 的高水平研究论文。
研究团队另辟蹊径，从电荷相互作用本质出发，提出静电重塑全新优化策略。团队聚焦 TadA8e * 非催化结构域，通过精准点突变将 DNA 结合界面的正电荷反转为负电荷，利用静电排斥力阻断非特异性 DNA 结合，成功开发出超高精度碱基编辑器erABE。该优化策略不依赖 sgRNA、不牺牲编辑效率，将全基因组脱靶降至背景水平，同时大幅降低转录组脱靶。
研究进一步在动物模型与人肝脏类器官中开展转化验证：单次低剂量 LNP 递送 erABE 即可长效抑制 PCSK9，实现持续 6 个月的低密度脂蛋白胆固醇显著降低；在人肝脏类器官中精准编辑 PCSK9 并有效提升 LDL-C 摄取，充分证实其治疗潜力。
这项工作不仅破解了高活性碱基编辑器 “效率与安全性难以兼顾” 的行业痛点，建立了静电调控提升编辑精准度的通用新范式，更为家族性高胆固醇血症等疾病提供了安全可转化的基因编辑新工具。
研究团队利用GOTI 全基因组脱靶检测技术，证实 ABE8e 存在大量不可预测的全基因组随机脱靶，且涉及癌基因与抑癌基因，存在重大安全风险。随后基于结构生物学分析，对 TadA8e * 的 DNA 结合界面进行静电重塑改造，将正电荷氨基酸突变为负电荷，构建系列突变体并通过高通量编辑筛选、GOTI、RNA-seq 等方法评估效率与特异性，最终获得高保真版本erABE（H128D）。
结果显示，erABE 在保留与 ABE8e 相当的靶向编辑效率的同时，将全基因组脱靶突变降低约 36.5 倍至接近背景水平，转录组脱靶也显著减少。在小鼠体内，单次低剂量 LNP 递送 erABE可长效抑制 PCSK9，实现持续 6 个月的低密度脂蛋白胆固醇显著下降；在人肝脏类器官中，erABE 可高效编辑 PCSK9 并提升 LDL-C 摄取。该研究建立了静电改造提升碱基编辑器精度的新策略，为安全基因治疗提供理想工具。
在本研究中，人肝脏类器官用于检验erABE的编辑效率、靶点调控效果与代谢功能改善作用，为临床转化提供不可替代的人源证据。
研究团队采用人肝祖细胞，在基质胶中经7天定向分化构建成熟人肝脏类器官；使用LNP脂质纳米颗粒递送erABE mRNA与靶向人PCSK9的sgRNA，对类器官进行基因编辑处理；随后通过深度测序精准定量编辑效率，RNA‑seq检测PCSK9表达水平，DiI‑LDL摄取实验结合流式细胞术评估脂质代谢功能，完成多维度功能验证（图1）。
图1. (A) 用于人类肝脏类器官的 erABE 介导基因编辑的示意图。(B) 人类肝脏类器官中 PCSK9 基因位点在递送 72 小时后的 erABE 编辑效率。(C) 递送 72 小时后 PCSK9 转录本水平的定量 RNA-seq 分析。使用每百万读取的转录本数 (TPM) 进行量化。(D 和 E) 荧光事件图和数据总结，以评估 PCSK9 编辑后肝脏类器官中 LDL-C 代谢的相对 Dil-LDL 积累：(D) 荧光激活细胞分选 (FACS) 数据和 (E) 定量分析。
erABE在人肝脏类器官中实现38.7±4.2%的精准A/T>G/C编辑，编辑位点集中于PCSK9外显子1末端，有效破坏正常剪接；编辑后PCSK9转录水平由30.45±0.16显著降至16.25±0.70，抑制率接近50%；功能实验显示，erABE处理后的类器官LDL‑C摄取荧光强度显著升高，高荧光细胞比例较未处理组增加13.5±2.9%，直接证明erABE可在人源肝脏三维结构中稳定、高效编辑PCSK9，并显著增强肝脏细胞对低密度脂蛋白胆固醇的摄取与代谢能力。
该结果在人源模型上严格证实erABE兼具高编辑效率与明确治疗功能，为其用于家族性高胆固醇血症等肝脏代谢疾病的临床应用提供了关键、详实的人源化体外支撑。
本研究通过静电重塑 TadA8e * 结构成功开发出超高精度腺嘌呤碱基编辑器erABE，在完全保留 ABE8e 高效靶向编辑活性的同时，将全基因组脱靶效应降低约 36.5 倍至背景水平，转录组脱靶也显著减少，且不涉及癌基因与抑癌基因突变，安全性大幅提升。
在小鼠体内，单次低剂量 LNP 递送 erABE 可长效抑制 PCSK9，实现长达 6 个月的低密度脂蛋白胆固醇显著下降；在人肝脏类器官中，erABE 可高效编辑 PCSK9 并显著提升 LDL‑C 摄取能力，兼具高效性与临床转化价值。该研究首次证实电荷改造可从根源消除 ABE 非特异性脱靶，建立了提升碱基编辑保真度的通用新策略。
未来可将 erABE 适配紧凑化 Cas 变体以拓展递送系统，开展多疾病模型的体内疗效验证，结合肝脏类器官开展个体化药敏测试，并推进 MIF/HSP90A 联合编辑的临床前研究，最终推动安全型单碱基编辑技术走向临床，用于高胆固醇血症等单基因疾病的一次性治愈。
1. 细胞来源与准备
采用商业化人肝祖细胞系（102-OEN-11）作为起始细胞。
2. 三维包埋培养
将肝祖细胞接种于基质胶（membrane matrix gel）中，使用专用培养基进行培养。
3. 定向分化
在基质胶中加入HepatiCult™分化添加剂，诱导分化7天，获得成熟的人肝脏类器官。
4. 培养基体系
使用HepatiCult™类器官基础培养基 + 分化添加剂，维持类器官生长与肝功能特征。
5. 基因编辑递送
分化第7天的肝脏类器官，加入LNP（脂质纳米颗粒）包裹的erABE mRNA与靶向PCSK9的sgRNA，共孵育48小时。
6. 功能与检测流程
药物处理后培养至72小时，进行基因型与功能检测。
用DiI-LDL孵育4小时，检测胆固醇摄取能力。
采用类器官解离液回收类器官细胞，进行流式细胞术定量分析。
原文链接
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41966919/
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