各種可編程的、位點(diǎn)特異性的基因編輯工具的開(kāi)發(fā)，為糾正致病基因突變提供了新方法和新策略，包括新興的 RNA 編輯技術(shù)。與 DNA 編輯不同，RNA 編輯只會(huì )瞬時(shí)改變由 DNA 轉錄產(chǎn)生的 RNA 轉錄本，從而避免了 DNA 編輯脫靶所帶來(lái)的長(cháng)期安全性風(fēng)險。
目前已報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。一種系統是使用外源 ADAR 與不同的定位蛋白融合表達，并通過(guò)導向 RNA 定位在轉錄本靶向位點(diǎn)誘導 RNA 編輯，但外源 ADAR 蛋白的高表達會(huì )在全轉錄組范圍內誘發(fā)嚴重的脫靶效應。另一種是通過(guò)招募細胞內源 ADAR 蛋白在在靶向位點(diǎn)介導 RNA 編輯的系統，這類(lèi)系統不會(huì )引起脫靶效應，但內源 ADAR 蛋白的靶向序列偏好性以及在不同組織細胞中的表達水平限制了這類(lèi)系統的編輯范圍和編輯效率。
因此，開(kāi)發(fā)一種低脫靶且編輯范圍寬的 RNA 編輯系統，對于 RNA 基礎研究和相關(guān)疾病的治療具有重要的意義。
2025年3月26日，上海科技大學(xué)陳佳團隊和復旦大學(xué)生物醫學(xué)研究院楊力團隊合作，在 Nature Biotechnology 期刊發(fā)表了題為：Specific and efficient RNA A-to-I editing through cleavage of an ADAR inhibitor 的研究論文。
該研究開(kāi)發(fā)了一種高效、精準且具有廣泛編輯范圍的 RNA 腺苷堿基編輯系統——RtABE（RNA transformer Adenosine Base Editor）。
首先，研究團隊對 ADAR2 脫氨結構域（ADAR2DD）具有潛在抑制作用的蛋白結構域進(jìn)行了篩選，發(fā)現某些胞苷脫氨酶家族 APOBEC 的脫氧胞苷脫氨酶抑制結構域（deoxycytidine deaminase inhibitor，dCDI）也可以作為 ADAR 抑制劑（ADAR inhibitor，ADI）。在RtABE系統中，研究團隊將來(lái)源于人 APOBEC3 蛋白的 ADI（A3DADI）和 ADAR2DD 融合表達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 結構域，將 ADAR2DD 蛋白由抑制狀態(tài)轉化為激活狀態(tài)，完成靶向編輯。
為了進(jìn)一步提高 RtABE 的精準性，研究團隊利用蛋白質(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。RtABE 在全轉錄組范圍內實(shí)現了脫靶效應的顯著(zhù)降低，同時(shí)保持了在靶向位點(diǎn)處的高編輯效率。
RtABE工作機制示意圖
相對于使用工程化 RNA 招募內源 ADAR 的 RNA 編輯器，RtABE 系統實(shí)現了在更大的編輯范圍內的高效編輯（例如，UAN，AAN，CAN和GAN）。此外，研究團隊將 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。經(jīng)檢測，RtABE 系統在 Hurler 綜合征模型小鼠體內實(shí)現了長(cháng)期、高效和精準的 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到顯著(zhù)性的脫靶編輯。因此，RtABE 是一種精準、高效的 RNA 堿基編輯系統，且具有廣泛的編輯范圍。
基于研究團隊在疾病模型小鼠中的研究結果，RtABE 為遺傳性疾病以及其他人類(lèi)嚴重疾病的潛在臨床治療應用提供了新希望。
上海科技大學(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旦大學(xué)生物醫學(xué)研究院楊力研究員為該論文的共同通訊作者。上海科技大學(xué)陳佳課題組博士研究生李光業(yè)、陳果，中國科學(xué)院上海營(yíng)養與健康研究所博士研究生袁國華，復旦大學(xué)附屬兒科醫院實(shí)驗師韋佳為該論文共同第一作者。上海科技大學(xué)陳佳課題組聚焦于新型基因編輯技術(shù)的構建與應用。
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2025年3月25日，上海科技大學(xué)陳佳團隊在 Nature Biotechnology 期刊發(fā)表了題為：Leveraging base excision repair for efficient adenine base editing of mitochondrial DNA 的研究論文，帶來(lái)了線(xiàn)粒體基因編輯的“超能武器”。
該研究揭示了線(xiàn)粒體 DNA 腺嘌呤堿基編輯器 TALED 的工作機制，并進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出了一系列增強型工具——eTALED6，顯著(zhù)提升了線(xiàn)粒體基因編輯的效率與精準度，為線(xiàn)粒體疾病建模和治療提供了新工具。
上海科技大學(xué)陳佳教授為論文通訊作者，陳佳課題組博士研究生樊煜航、許文超，中國科學(xué)院上海營(yíng)養與健康研究所博士研究生高寶青為論文共同第一作者。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41587-025-02591-2
https://www.nature.com/articles/s41587-025-02608-w
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