蓝藻是一类可以进行光合作用的原始单细胞生物，结构简单、生长速度快，是生物研究和绿色生物制造领域的重要研究对象。依托蓝藻的光合作用特性，科学家可以利用它生产生物质能源、环保材料等绿色产品，在基础生物研究和生物技术应用中都有着极高的开发价值。近年来，关于蓝藻的相关研究不断突破，但精准改造蓝藻基因的技术仍存在短板。目前主流的CRISPR基因编辑技术，在蓝藻中的使用效果并不理想，存在操作复杂、稳定性差等问题，极大限制了蓝藻基因功能研究和品种改良的进度。
为解决这一技术难题，本研究成功研发出一款专为蓝藻设计的全新基因编辑工具，命名为pCyABE腺嘌呤碱基编辑器。这款新型工具核心是将两种功能蛋白融合结合，改良形成工程化编辑系统，能够精准实现基因中A·T碱基对与G·C碱基对的定向转换，完成精准的基因修改。和传统编辑技术相比，pCyABE最大的优势就是操作简单、安全性高。传统基因编辑技术容易切断DNA双链，可能造成基因损伤、基因突变等风险，还需要额外的模板辅助完成编辑，而pCyABE无需切断DNA双链，也不需要额外供体模板，就能高效完成定点基因编辑，大幅降低了基因改造的风险。
为验证这款工具的实用性，研究人员选取了两种最常见的模式蓝藻开展实验，分别是集胞藻和念珠藻。实验结果证明，pCyABE在两种蓝藻中都能保持极高的编辑效率，适配不同蓝藻品种，具备良好的通用性。同时，该工具还支持多个基因位点同时编辑，不用反复操作就能一次性完成多处基因改造，大幅提升了实验效率。在基础研究中，我们还可以利用它破坏基因的起始密码子，让目标基因失去功能，以此快速研究基因的具体作用，为解析蓝藻基因功能提供了便捷手段。
除此之外，pCyABE的安全性十分可靠，实验中几乎检测不到脱靶问题，不会随意修改非目标基因，保证了基因编辑的精准度。同时，该工具搭载的基因片段可通过蔗糖反向筛选技术高效去除，不会在蓝藻体内残留，避免了外源基因持续影响蓝藻生长性状。
原文链接：Programmable adenine base editing in cyanobacteria using an engineered TadA-Cas9 fusion