——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
2025年11月7日，中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所郝沛研究組和中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心李軒研究組合作在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America發(fā)表了題為“An ADAR2-mimic base editor for efficient C-to-U RNA editing in vivo”的研究論文，該研究成功開發(fā)了一種新型RNA單堿基（C>U）編輯工具:AMBER，并成功在細(xì)胞和小鼠動(dòng)物模型體內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)靶標(biāo)基因RNA轉(zhuǎn)錄本的精準(zhǔn)編輯。這項(xiàng)成果為基于RNA編輯的治療遺傳病策略開拓了新技術(shù)路徑，為RNA編輯推向臨床應(yīng)用克服了重要障礙，同時(shí)進(jìn)一步豐富了RNA編輯治療的工具庫。
以CRISPR技術(shù)為代表的基因編輯技術(shù)為遺傳疾病治療帶來了希望。相比于直接作用于基因組的DNA編輯技術(shù)，RNA編輯技術(shù)具有可逆性和時(shí)空上的可調(diào)性，在安全性方面展現(xiàn)出巨大潛力。目前RNA單堿基編輯技術(shù)主要聚焦于腺嘌呤向次黃嘌呤（A>I）和胞嘧啶向尿嘧啶（C>U）的兩類轉(zhuǎn)換。其中，A>I編輯系統(tǒng)已在臨床轉(zhuǎn)化方面取得初步進(jìn)展，而C>U堿基編輯技術(shù)的發(fā)展則相對(duì)滯后?，F(xiàn)有C>U堿基編輯工具主要依賴細(xì)菌來源的CRISPR-Cas（如Cas13家族）蛋白實(shí)現(xiàn)靶向定位，或采用兼具DNA與RNA脫氨活性的天然APOBEC家族酶。這些工具普遍存在高免疫原性引起人體排斥、分子尺寸大難以遞送，以及潛在的DNA脫靶導(dǎo)致基因突變的問題，嚴(yán)重限制了其臨床應(yīng)用前景。
研究合作團(tuán)隊(duì)選擇基于人源的ADAR2蛋白結(jié)構(gòu)底盤，將此前報(bào)道的RESCUE-S編輯體系的17個(gè)關(guān)鍵突變，引入到ADAR2蛋白的催化結(jié)構(gòu)區(qū)域，構(gòu)建了直接利用ADAR2蛋白的天然雙鏈RNA結(jié)合域（dsRBD）實(shí)現(xiàn)靶向定位的、人源化的C>U RNA編輯系統(tǒng)，起名為AMBER（ADAR2-Mimic C-to-U Base Editor for UNA）。
研究團(tuán)隊(duì)首先利用突變的綠色熒光蛋白（eGFP）作為模型中，來驗(yàn)證AMBER系統(tǒng)的RNA精準(zhǔn)編輯功能。AMBER在引導(dǎo)RNA(guideRNA）的作用下成功實(shí)現(xiàn)特定位點(diǎn)的C>U定點(diǎn)，并恢復(fù)eGFP的熒光活性，證實(shí)了將ADAR2蛋白改造為底物特異性的RNA（C>U）編輯酶的可行性。隨后，研究人員針對(duì)多種內(nèi)源基因及外源的病理相關(guān)基因的突變靶點(diǎn)，在多種細(xì)胞系中系統(tǒng)評(píng)估了AMBER的編輯性能。研究人員進(jìn)一步采用了多種策略來優(yōu)化引導(dǎo)RNA的設(shè)計(jì)，包括不同長(zhǎng)度設(shè)計(jì)、靶點(diǎn)周圍序列、以及脫靶位點(diǎn)規(guī)避等等。這些方法確立和完善了AMBER高效精準(zhǔn)的C>U堿基編輯條件，減少了旁觀脫靶編輯副作用，使AMBER成為一個(gè)低免疫原性、高性能的RNA 編輯治療工具。為評(píng)估其臨床治療應(yīng)用潛力，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過尾靜脈注射將編碼AMBER的DNA載體遞送至小鼠體內(nèi)。生物熒光顯示AMBER富集到小鼠肝臟的同時(shí)，轉(zhuǎn)錄組測(cè)序證實(shí)AMBER在小鼠肝組織中實(shí)現(xiàn)對(duì)RNA靶標(biāo)的高效編輯。進(jìn)一步轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（RNA-seq）分析，表明AMBER系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)高效編輯的同時(shí)，對(duì)小鼠肝臟的全轉(zhuǎn)錄組產(chǎn)生了極小影響，與空白對(duì)照只有極少數(shù)的脫靶編輯，展現(xiàn)了AMBER在體內(nèi)的良好安全性。
綜上，AMBER作為一種新型RNA（C>U）堿基編輯器，具有分子量小、免疫原性低及編輯效率高等多重優(yōu)勢(shì)。它克服RNA堿基編輯應(yīng)用于體內(nèi)治療的一些重要障礙，展現(xiàn)出巨大的臨床應(yīng)用潛力，為RNA編輯的治療遺傳病策略開拓了新技術(shù)路徑。
上海藥物所郝沛研究員為該論文的通訊作者，分子植物卓越中心/合成生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李軒研究員為共同通訊作者。分子植物卓越中心博士研究生郝陳惠為論文第一作者，上海藥物所莫?dú)W陽、陳萍，分子植物卓越中心張牛冰、劉芊、程香等參與了研究。這項(xiàng)工作得到了非傳染性慢性病-國(guó)家科技重大專項(xiàng)和國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。
原文鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2505269122
圖：AMBER編輯器在小鼠肝臟中的表達(dá)及編輯功能驗(yàn)證。(A) AMBER 體內(nèi)遞送及編輯驗(yàn)證示意圖；(B)通過與 AMBER 融合表達(dá)的 Fluc 信號(hào)驗(yàn)證編輯系統(tǒng)在肝組織中的成功遞送與表達(dá)；(C) 注射后 72 h 與 168 h 時(shí)肝組織中靶位點(diǎn)的編輯效率。
