生命學(xué)院陳佳組與合作者開(kāi)發(fā)精準(zhǔn)廣譜的RNA變形式腺苷堿基編輯器

發(fā)布時(shí)間2025-03-27文章來(lái)源 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院作者責(zé)任編輯劉玥

新興的RNA編輯技術(shù)為糾正致病基因突變提供了新方法和新策略。與DNA編輯不同，RNA編輯只會(huì)瞬時(shí)改變由DNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA轉(zhuǎn)錄本，避免了DNA編輯脫靶所帶來(lái)的長(zhǎng)期安全性風(fēng)險(xiǎn)。目前已報(bào)道有兩種腺苷脫氨酶ADAR（adenosine deaminase acting on RNA）依賴(lài)的靶向RNA腺苷至肌苷（A-to-I）的編輯系統(tǒng)，但分別有高脫靶、編輯范圍和編輯效率受限的問(wèn)題。近日，上?？萍即髮W(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳佳團(tuán)隊(duì)和復(fù)旦大學(xué)楊力團(tuán)隊(duì)合作在《自然-生物技術(shù)》（Nature Biotechnology）在線(xiàn)發(fā)表了題為“Specific and efficient RNA A-to-I editing through cleavage of an ADAR inhibitor ”的研究論文，報(bào)道了一種高效、精準(zhǔn)且具有廣泛編輯范圍的RNA變形式腺苷堿基編輯系統(tǒng)RtABE（RNA transformer Adenosine Base Editor）。

本研究對(duì)ADAR2脫氨結(jié)構(gòu)域（ADAR2DD）具有潛在抑制作用的蛋白結(jié)構(gòu)域進(jìn)行了篩選，發(fā)現(xiàn)某些胞苷脫氨酶家族APOBEC的脫氧胞苷脫氨酶抑制結(jié)構(gòu)域（deoxycytidine deaminase inhibitor，dCDI）也可以作為ADAR抑制劑（ADAR inhibitor，ADI）。在RtABE系統(tǒng)中，將來(lái)源于人APOBEC3蛋白的ADI（A3DADI）和ADAR2DD融合表達(dá)從而抑制其脫氨活性。在脫靶位點(diǎn)，由于A3DADI和ADAR2DD的融合連接，ADAR2DD蛋白保持無(wú)活性狀態(tài)；而在靶向位點(diǎn)處，通過(guò)工程化改造的導(dǎo)向RNA（engineered ADAR guide RNA，eagRNA），招募分裂的TEV蛋白酶和ADAR2DD-A3DADI的融合蛋白，切除A3DADI結(jié)構(gòu)域，將ADAR2DD蛋白由抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)化為激活狀態(tài)，完成靶向編輯。為了進(jìn)一步提高RtABE的精準(zhǔn)性，本研究利用蛋白質(zhì)工程引入了ADAR2DD（K475Q+E488Q）和ADAR2DD（K475I+S486A）兩種突變體，得到了RtABE_V1和RtABE_V2系統(tǒng)。RtABE在全轉(zhuǎn)錄組范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了脫靶效應(yīng)的顯著降低，同時(shí)保持了在靶向位點(diǎn)處的高編輯效率。

 

圖1：RtABE工作機(jī)制示意圖


相對(duì)于使用工程化RNA招募內(nèi)源ADAR的RNA編輯器，RtABE系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在更大的編輯范圍內(nèi)的高效編輯（例如，UAN，AAN，CAN和GAN）。將RtABE包裝到單一的腺相關(guān)病毒（AAV）后遞送至Hurler綜合征（粘多糖病I型）模型小鼠中，結(jié)果顯示RtABE系統(tǒng)在Hurler綜合征模型小鼠體內(nèi)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期、高效和精準(zhǔn)的RNA A-to-I堿基編輯，同時(shí)并未在RtABE處理過(guò)的小鼠的肝臟中檢測(cè)到顯著性的脫靶編輯。因此，RtABE是一種精準(zhǔn)、高效的RNA堿基編輯系統(tǒng)，且具有廣泛的編輯范圍。

 

圖2：RNA編輯系統(tǒng)RtABE_V2和MCP-ADAR2DD的功效比較

（左）RNA編輯系統(tǒng)RtABE_V2和MCP-ADAR2DD在小鼠肝臟中的編輯效率。（右）RNA編輯系統(tǒng)RtABE_V2和MCP-ADAR2DD系統(tǒng)在小鼠肝臟中的脫靶數(shù)量。


基于聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在疾病模型小鼠中的研究結(jié)果，RtABE為遺傳性疾病以及其他人類(lèi)嚴(yán)重疾病的潛在臨床治療應(yīng)用提供了新希望。

上?？萍即髮W(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院基因編輯中心陳佳教授及復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院楊力研究員為該論文的共同通訊作者。上?？萍即髮W(xué)陳佳課題組博士研究生李光業(yè)、陳果，中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所博士研究生袁國(guó)華，復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院實(shí)驗(yàn)師韋佳為該論文共同第一作者。上?？萍即髮W(xué)為論文的第一完成單位。

論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41587-025-02591-2