微生物の塩基編集。微生物ゲノム工学のための強力な新技術

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Trends Biotechnol..2020 Jul;S0167-7799(20)30174-8. doi: 10.1016/j.tibtech.2020.06.010.Epub 2020-07-14.

微生物の塩基編集。微生物ゲノム工学のための強力な新技術

Microbial Base Editing: A Powerful Emerging Technology for Microbial Genome Engineering.

Yu Wang
Ye Liu
Ping Zheng
Jibin Sun
Meng Wang

PMID: 32680590 DOI: 10.1016/j.tibtech.2020.06.010.

抄録

ゲノム工学は、微生物に関する基本的な疑問に答え、微生物の実用的な応用を探求するために極めて重要である。CRISPR/Casを用いた相同組換え（HR）をはじめとする様々な微生物ゲノム工学ツールが開発され、その簡便性、効率性、応用性はますます向上しています。最近では、塩基編集と呼ばれるCRISPR/Cas核酸塩基デアミナーゼ融合に基づく強力な新技術が微生物ゲノム工学の新たな道を切り開いた。ベースエディットは、致死的な二本鎖(ds)DNA切断を誘発することなく、外国のドナーDNAを追加することなく、あるいは非効率的なHRに依存することなく、ヌクレオチド転移を可能にします。ここでは、工業的にも臨床的にも関連する微生物のゲノム工学を目的とした塩基編集の開発と応用のための現在進行中の取り組みをレビューする。また、ガイド(g)RNAのデザインとシークエンスデータの解析を大幅に促進するバイオインフォマティクスツールをまとめ、この技術に関連した将来の課題と展望について議論する。

Genome engineering is crucial for answering fundamental questions about, and exploring practical applications of, microorganisms. Various microbial genome-engineering tools, including CRISPR/Cas-enhanced homologous recombination (HR), have been developed, with ever-improving simplicity, efficiency, and applicability. Recently, a powerful emerging technology based on CRISPR/Cas-nucleobase deaminase fusions, known as base editing, opened new avenues for microbial genome engineering. Base editing enables nucleotide transition without inducing lethal double-stranded (ds)DNA cleavage, adding foreign donor DNA, or depending on inefficient HR. Here, we review ongoing efforts to develop and apply base editing to engineer industrially and clinically relevant microorganisms. We also summarize bioinformatics tools that would greatly facilitate guide (g)RNA design and sequencing data analysis and discuss the future challenges and prospects associated with this technology.