新兴的RNA编辑技术为纠正致病基因突变提供了新方法和新策略。与DNA编辑不同，RNA编辑只会瞬时改变由DNA转录产生的RNA转录本，避免了DNA编辑脱靶所带来的长期安全性风险。目前已报道有两种腺苷脱氨酶ADAR（adenosine deaminase acting on RNA）依赖的靶向RNA腺苷至肌苷（A-to-I）的编辑系统，但分别有高脱靶、编辑范围和编辑效率受限的问题。近日，上海科技大学生命科学与技术学院陈佳团队和复旦大学杨力团队合作在《自然-生物技术》（Nature Biotechnology）在线发表了题为“Specific and efficient RNA A-to-I editing through cleavage of an ADAR inhibitor ”的研究论文，报道了一种高效、精准且具有广泛编辑范围的RNA变形式腺苷碱基编辑系统RtABE（RNA transformer Adenosine Base Editor）。
本研究对ADAR2脱氨结构域（ADAR2DD）具有潜在抑制作用的蛋白结构域进行了筛选，发现某些胞苷脱氨酶家族APOBEC的脱氧胞苷脱氨酶抑制结构域（deoxycytidine deaminase inhibitor，dCDI）也可以作为ADAR抑制剂（ADAR inhibitor，ADI）。在RtABE系统中，将来源于人APOBEC3蛋白的ADI（A3DADI）和ADAR2DD融合表达从而抑制其脱氨活性。在脱靶位点，由于A3DADI和ADAR2DD的融合连接，ADAR2DD蛋白保持无活性状态；而在靶向位点处，通过工程化改造的导向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结构域，将ADAR2DD蛋白由抑制状态转化为激活状态，完成靶向编辑。为了进一步提高RtABE的精准性，本研究利用蛋白质工程引入了ADAR2DD（K475Q+E488Q）和ADAR2DD（K475I+S486A）两种突变体，得到了RtABE_V1和RtABE_V2系统。RtABE在全转录组范围内实现了脱靶效应的显著降低，同时保持了在靶向位点处的高编辑效率。
图1：RtABE工作机制示意图
相对于使用工程化RNA招募内源ADAR的RNA编辑器，RtABE系统实现了在更大的编辑范围内的高效编辑（例如，UAN，AAN，CAN和GAN）。将RtABE包装到单一的腺相关病毒（AAV）后递送至Hurler综合征（粘多糖病I型）模型小鼠中，结果显示RtABE系统在Hurler综合征模型小鼠体内实现了长期、高效和精准的RNA A-to-I碱基编辑，同时并未在RtABE处理过的小鼠的肝脏中检测到显著性的脱靶编辑。因此，RtABE是一种精准、高效的RNA碱基编辑系统，且具有广泛的编辑范围。
图2：RNA编辑系统RtABE_V2和MCP-ADAR2DD的功效比较
（左）RNA编辑系统RtABE_V2和MCP-ADAR2DD在小鼠肝脏中的编辑效率。（右）RNA编辑系统RtABE_V2和MCP-ADAR2DD系统在小鼠肝脏中的脱靶数量。
基于联合研究团队在疾病模型小鼠中的研究结果，RtABE为遗传性疾病以及其他人类严重疾病的潜在临床治疗应用提供了新希望。
上海科技大学生命科学与技术学院基因编辑中心陈佳教授及复旦大学生物医学研究院杨力研究员为该论文的共同通讯作者。上海科技大学陈佳课题组博士研究生李光业、陈果，中国科学院上海营养与健康研究所博士研究生袁国华，复旦大学附属儿科医院实验师韦佳为该论文共同第一作者。上海科技大学为论文的第一完成单位。
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