rna技术有多强，rna技术与基因编辑
《澎湃新闻》记者贺梨萍
近年来，以CRISPR/Cas9为代表的基因组编辑技术在生物医学等领域的研究和转换尝试方兴未艾。
但对许多科学家来说，修改人类“生命密码本”的工作还在小心翼翼地做着进一步完善。
RNA (核糖核酸)编辑是近年来兴起的一种新的基因编辑技术，国际药物企业已将其布局于此。
其中一项被命名为“LEAPER”的技术，是由北京大学生命科学学院教授魏文胜团队自主创新的RNA编辑技术。
此前的2019年7月，魏文胜团队在国际学术杂志《自然-生物技术》(naturebiotechnology )上报道了LEAPER技术。
北京时间2月11日凌晨，该研究小组再次用《自然-生物技术》报道了升级版LEAPER 2.0技术。
“与基于CRISPR的DNA或RNA编辑技术不同，LEAPER仅通过在细胞中表达特殊设计的RNA(ADAR-recruitingRNA，arRNA )，即可募集细胞内的腺苷Adar，并采集靶RNA中的腺苷
魏文胜在接受《澎湃新闻》( book020 )记者采访时表示，由于不需要引入外源编辑酶和效应蛋白，导致的基因组和转录组脱靶效应、递送负担及相关免疫原性
值得注意的是，LEAPER是完全摆脱对CRISPR系统的依赖，拥有自主知识产权的基础性核心技术，具有重要的原始创新意义。
魏文胜还表示，作为RNA精密编辑工具，“LEAPER不会发生基因组序列变化，在安全性方面具有优势”。
”在这项最新研究中，研究小组进一步优化和升级了LEAPER的编辑效率和脱靶问题。
值得注意的是，《自然-生物技术》也在同一时期发表了加州大学圣地亚哥分校( UCSD )助理教授Prashant Mali团队的研究。 Mali等人也同样发现，使用能够募集细胞内ADAR脱氨酶的环状RNA可以提高RNA编辑的效率。
ADAR1脱氨酶是一种在人体内各组织广泛表达的腺苷脱氨酶，能催化目标RNA分子中腺苷A肌苷I (鸟苷g )的转化。
“目前世界上大部分RNA编辑技术的研究都处于实验室阶段，但已接近临床应用。
“在技术方面，我们利用内在机制实现更安全的RNA编辑，”魏文胜说，“我们在国际上处于领先地位，在这个研究领域具有竞争优势。
”
解决LEAPER的两大限制问题
以CRISPR/Cas9为代表的基因组编辑技术目前还存在一系列问题，在临床治疗应用中也遇到了瓶颈。
魏文胜等表示，问题的根源之一是现有的基因编辑系统依赖细菌或病毒来源的编辑酶和效应蛋白的表达，如细菌中的Cas9核酸酶。
这种依赖会引起很多问题。
例如，由于蛋白质分子量过大，难以通过病毒载体搭载或向体内传递、蛋白质的过表达引起的DNA/RNA水平的靶标效果、外来蛋白质的表达引起的生物体免疫反应或损伤、生物体内的现有抗体，外来编辑酶或效应
魏文胜等人的解决思路是利用细胞天然存在的机制。
他们在以往的研究中首次发现，只需转入特殊设计的Adar-recruitingRNAs(arrnas )，即可通过募集细胞内源ADAR1脱氨酶对靶基因转录本上的特定腺苷进行高效准确的编辑
这种新的RNA编辑技术被命名为leaper ( leveragingendogenousadarforprogrammableeditingonrna )。
研究小组迄今已证明，LEAPER可以准确编辑RNA分子上的大多数腺苷酸位点。
在人原代细胞肺成纤维细胞、支气管上皮细胞和t细胞中，LEAPER的编辑效率最高达80%。
“LEAPER在科研和疾病治疗方面具有很大潜力，但该技术存在一定局限性。
魏文胜就两点进行了阐述。 一是LEAPER利用内源性编辑酶，其编辑效率受到限制。 另外，一定长度的arRNA有可能发生与目标编辑部位相邻的碱基的脱靶编辑。
这项最新研究首先发现，优化表达载体启动子增强arRNA表达可以显著提高LEAPER系统的编辑效率，“表明arRNA在细胞中的丰度对编辑效率很重要。
”
另一个重点是，由于线性arRNA容易在细胞内分解，团队考虑利用环化方式。
由于环RNA没有5’或3’端，可避免核酸外切酶断裂，细胞内稳定性高于线性RNA，半衰期也较长。
“我们设计了工程化的环状arrna(CIRC-arrna )。
魏文胜表示，发现circ-arRNA能长期维持高水平表达。
在多个内源转录位点中，circ-arRNA的平均编辑效率比线性版本提高3倍以上，同时也能维持近半个月的有效编辑。
此外，腺相关病毒( AAV )转导使基因编码的circ-arRNA可在人原代细胞和类器官长时间进行RNA编辑。
此外，体外合成的circ-arRNA也可实现高效靶向编辑，具有与遗传编码的circ-arRNA相似的特征。
魏文胜总结说，LEAPER 2.0仍然使用细胞内源编辑酶，不需要外源性过表达编辑酶，避免了递送困难和过表达外源性编辑酶在整个转录组范围内的脱靶编辑。
重要的是，LEAPER 2.0通过特殊设计，消除了特殊的邻近碱基脱靶编辑( bystander off-target editing )，在安全性、精度方面有了很大的提高。
Circ-arRNAs可对内源转录本进行高效、持续的RNA编辑。
国内外正在进行RNA编辑技术的转变
和以前的版本一样，研究小组也在这项最新研究中评估了LEAPER 2.0的应用可能性。
他们的研究表明，利用LEAPER 2.0技术，可以激活Wnt信号通路(物种进化过程中高度保守的信号通路)，使修复TP53基因(抑癌基因)致病变异表达的p53蛋白恢复正常转录调节功能。
研究小组还初步用小鼠模型进行了技术验证。
他们用腺相关病毒将circ-arRNA转导到Hurler综合征疾病模型小鼠，成功修复了IDUA转录本上的病原变异，恢复了IDUA的正常催化功能。
Hurler综合征是一种复杂的进展性多系统受累的遗传溶酶体病，累及全身脏器和组织。
患者因枸橼酸酶a-L-iduronidase(idua )缺失导致糖胺聚糖在溶酶体中积聚，导致多器官病变。
该病为常染色体隐性遗传病。
circ-arRNAs激活和恢复细胞培养和Hurler综合征小鼠的蛋白质功能。
魏文胜说：“目前没有治愈粘多糖贮积症的方法，主要治疗方法包括改善生活质量的对症治疗、酶替代治疗、骨髓移植/造血干细胞移植。
现有治疗方法过于昂贵，患者及家属需要大量时间呆在医院，难以应用。
”
他认为RNA编辑对于这类疾病具有优势，“我们新开发的LEAPER 2.0与AAV递送系统相结合，可以实现长时间的高效编辑，是治疗Hurler综合征等多种遗传病的好选择。
“除了Hurler综合征外，魏文胜说，LEAPER 2.0在治疗眼睛和大脑遗传疾病方面也观察到了非常好的效果。
总体而言，魏文胜认为，LEAPER技术在临床应用和疾病治疗方面具有独特的优势和潜力。
“LEAPER作为RNA编辑技术，其编辑可逆可控，且编辑效果与剂量相关，原理上更安全。
同时，LEAPER技术通过向细胞内递送arRNA，募集内源性ADAR蛋白完成编辑，递送负担轻，无需引入外源编辑酶，更适应体内基因编辑治疗。
”
综上所述，在技术方面，利用内在机制实现更安全的RNA编辑，国内科学家已经在国际上走在前列，在该研究领域具有很大的竞争优势。
在产业转型方面，国内外处于什么阶段？
魏文胜说，国际上已经有一些生物医药企业开展了相关技术的转化和开发，特别是去年，RNA编辑技术备受关注。
例如，2021年8月，跨国制药企业罗氏与Shape Therapeutics签署研发合作和授权协议，利用RNA编辑技术平台RNAfix和AAVid技术平台，对抗阿尔茨海默病、帕金森病
接下来的2021年9月，礼来与ProQR Therapeutics签署了全球许可和研究合作协议。 两家公司将利用ProQR独特的Axiomer RNA编辑技术平台，针对肝脏和神经系统遗传疾病，推进新药物靶点的临床开发和商业化。 合作内容最多为5个RNA编辑靶点。
在国内，魏文胜表示，博雅编辑也在开展LEAPER技术的转换工作。
作为国内基因编辑领域的先行者，博雅编辑成立于2015年，总部设在北京，办公室分布在广州、上海、美国剑桥，魏文胜系创始人。
博雅主编魏东此前在接受《澎湃新闻》( book020 )记者采访时表示，对于基因编辑这一特别创新的技术来说，“其首要任务是，能够在不同疾病中实际看到技术变化的产品
“尤其是严重且无有效治疗手段的疾病，如遗传病和癌症是目前创新治疗手段的主要“验证区”。
魏东表示，公司目前整个管道的布局包括体外疗法和体内疗法。
其中，体内疗法基于LEAPER技术，针对眼科、神经系统等疾病的开发正在进行。
2020年，公司在2020年的美国ASGCT年会上，通过将IDUA信使RNA序列中的第402密码子准确地转化为针对特定序列的腺苷A肌苷I，生成野生型IDUA基因的信使RNA和蛋白质，从而实现粘多糖贮积
魏文胜在这次采访中也表示，针对LEAPER 2.0技术，博雅编辑正在进行相关的转换工作。
公司通过AAV发布开展临床前研究，在多种研究模型中获取了较好的数据，实现了LEAPER 2.0向体内编辑疗法转换的概念验证。
去年11月，博雅编辑又与北京协和医院亚米瑞芳教授团队达成研究合作，根据中国遗传性视网膜变性( IRD )人群基因变异特点，探索推广体内基因编辑疗法。 同月，该公司还与威斯康星大学麦迪逊分校的David Gamm研究所合作研究，评估基于LEAPER技术的RNA碱基编辑候选疗法对特定遗传疾病的药理特性。
责任编辑：李跃群
校对：丁晓