Nature Biotechnology发布一种更有效的RNA编辑技术

这项技术的独特之处在于，它能有效地利用人体细胞中自然存在的RNA编辑酶——腺苷脱氨酶（ADAR）。

　　

美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员近日在《Nature Biotechnology》杂志上发表了一项新研究，能够更轻松地修复RNA中的致病突变，而不会影响精度或效率。

这种新的RNA编辑技术有望成为治疗遗传性疾病的基因疗法。研究人员证明，这项技术可通过纠正RNA中的致病突变来治疗一种罕见遗传病Hurler综合征的小鼠模型。

这项技术的独特之处在于，它能有效地利用人体细胞中自然存在的RNA编辑酶。这些酶被称为作用于RNA的腺苷脱氨酶（ADAR）。它们与RNA结合并将一些腺苷（A）碱基转化为肌苷（I），肌苷被细胞的翻译机制读取为鸟苷（G）。

研究人员一直在探索利用ADAR进行RNA编辑的方法，以便纠正囊性纤维化、Rett综合征和Hurler综合征等遗传病背后的G-to-A突变。相对于DNA编辑而言，RNA编辑的一大优势是RNA的改变只是暂时的，因为RNA的寿命很短。因此，即使发生偏离目标的编辑，它们也不会长期存在。

为了利用ADAR在RNA上进行靶向的A-to-I （从本质上说是A-to-G）编辑，他们需要一小段辅助RNA，又称为向导RNA，来引导ADAR到达靶点，并在那里完成所需的改变。

加州大学圣地亚哥分校的生物工程教授Prashant Mali解释说，这种方法的一大挑战是，在使用细胞内的原生ADAR时，传统的向导RNA效率不高，所以他们需要将外部的ADAR导入细胞。“不过问题是，这会让递送变得复杂，还可能导致更多的脱靶，”他补充说。

为了克服这些问题，Mali及其同事设计了一种新的向导RNA——这种向导能够非常有效地招募细胞自身的ADAR对精确的目标RNA区域进行编辑。“我们只需地将一小段RNA导入细胞，就可以修复体内的突变。我们不需要额外提供任何酶。”

研究团队还针对导致Hurler综合征的单个G-to-A突变设计了向导RNA。这种突变会阻止机体产生一种分解复合糖所必需的酶。这些糖的积累会导致严重的组织损伤、骨骼异常、认知障碍及其他严重的健康问题。他们将向导RNA注射到患病小鼠体内，两周后突变RNA的纠正率达到7-17%，复合糖的积累减少了33%。

让新的向导RNA更有效的一个原因是它们比传统的向导RNA更长。Mali表示：“这使得它们对细胞内ADAR的粘性更大，并与它们结合。”其他的设计特点也使其比传统的向导RNA更加稳定和精确。

这些向导RNA可以持续数天存在，并在目标RNA区域停留更长的时间。这是因为这些向导RNA是环状分子，而不是线性分子；环状使其能够耐受细胞的RNA降解酶。就精确度而言，这些向导RNA只允许目标A碱基被编辑，而不是周围的其他任何A。它们通过在目标RNA区域的预定位置折叠成环状结构来实现这一点，从而防止脱靶效应。

Mali认为，这项研究仍处于早期阶段，“这种RNA编辑技术将如何在灵长类动物中发挥作用，还有待观察。”该团队的下一步工作将致力于改善向导RNA的递送。“我希望这项工作为RNA编辑作为另一种基因治疗工具打开了一扇更大的门。”

由Mali等人创办的西雅图生物技术初创公司Shape Therapeutics正致力于将Mali实验室开发的这一技术和其他几项RNA编辑技术应用于临床。

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Katrekar, D., Yen, J., Xiang, Y. et al. Efficient in vitro and in vivo RNA editing via recruitment of endogenous ADARs using circular guide RNAs. Nat Biotechnol (2022).