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使用项目核酸酶的基因组编辑技术手段，例如锌指核酸酶（ZFN）、转录激活因子样效应物核酸酶（TALEN）与CRISPR琐屑中的Cas卵白已被用于把持许多有机体的基因组。迩来，科学家们已将胞苷脱氨酶或腺苷脱氨酶与CRISPR-Cas9交融在共同，构建出可编程的DNA碱基编辑器，从而为校对致病性渐变供应新的机遇。除了对DNA发展编辑以外，ADAR腺苷脱氨酶也被用于对RNA进行切确编纂：将腺苷（A）转换为肌苷（I），即A→I转换。三种类型的ADAR蛋白已在哺乳动物中断定出：ADAR1（异构体p110与p150）、ADAR2和ADAR3，它们的底物凡是双链RNA（dsRNA）。在翻译时期，肌苷被以为在摹拟鸟苷（G）。 

 

图片来自Thomas Splettstoesser (Wikipedia, CC BY-SA 4.0)。 

为了实现靶向RNA编辑，ADAR蛋白或者它的催化机关域与一种λN肽、一种SNAP标签或一种Cas蛋白（dCas13b）融合在一块儿，而且向导RNA（gRNA）经用意后将这种融合的ADAR蛋白招募到特定位点上。另外，人们还报道，适量注释的ADAR1或ADAR2蛋白与带有R/G基序的gRNA一块儿也可以实现靶向RNA编辑。 

在哺乳植物体系中，一切这些报导的核酸编辑方法都寄予于两种组分---一种酶和gRNA---的异位抒发。尽管这些双组分核酸编纂体系在大大都钻研中高效地发扬浸染，但是一些遗传阻滞限制了它们的普遍使用，额外是在治疗方面。这是由于体内最有用的基因医治递送法子是通过病毒载体实现的，而且高度理想的腺关系病毒（AAV）载体递送的货物（指的是编码这两种组分的DNA）大小是有限的，概略为4500个碱基，这就使受益用病毒载体见谅这两种组分充溢寻衅。科学家们最近已报道，ADAR1的过度告白因对RNA发展无比的高度编辑而在多发性骨髓瘤中具有致癌性，并可制造生多量的全局性的中靶编纂。蛋白或它们的非人类泉源的布局域的异位评释也具备着诱发免疫原性的潜在风险。再者，预先具有的适应性免疫与p53介导的DNA损伤反馈可能会破不好诸如Cas9之类的医治性蛋白的成绩。 

RNA编辑的内涵感化机制可通过将预装配的靶转录物---RNA双链体---打针到非洲爪蟾的胚胎中加以完成。2019年1月，Stafforst及其共事们报道了一种喻为RESTORE的RNA编辑门径，它的感化机制是使用经由繁冗化学修饰的化学合成反义寡核苷酸来招募内源性的ADAR。 

当今，在一项新的研究中，中国北京大学魏文胜（Wensheng Wei）课题组描述了一种使用内源性ADAR进行RNA编辑的承办法子。他们证实评释招募ADAR的RNA（ADAR-recruiting RNA, arRNA），能够实现对内源性RNA发展高效而又准确的编纂，而且成功地校正致病性突变。关系钻研事实于2019年7月15日在线发表在Nature Biotechnology期刊上，论文问题为“Progra妹妹able RNA editing by recruiting endogenous ADAR using engineered RNAs”。 

 

魏文胜课题组将这种办法喻为LEAPER（leveraging endogenous ADAR for programmable editing of RNA, 利用内源性ADAR对RNA进行可编程编纂）。详细而言，LEAPER利用通过改造的arRNA招募天然的ADAR1或ADAR2酶，从而将特定的腺苷转酿成肌苷。 

他们缔造由质粒或病毒载体或者作为合成寡核苷酸递送的arRNA都可实现较高的编辑苦守，最高可达80％。LEAPER是高度稀罕性的，具有极低的全局性中靶编辑率，而且在靶地域中对除腺苷以外的碱基发展有限的编辑。 

其他，魏文胜课题组发现LEAPER在征求多种人原代细胞在内的很多细胞类型中具有活性，况且能够在源自赫尔勒阐发征（Hurler syndrome）患者的原代成纤维细胞中复原α-L-艾杜糖醛酸酶（α-L-iduronidase）的催化活性，而不会引预先秉性免疫反应。 

 

利用内源性ADAR1蛋白完成靶向RNA编辑，图片来自Nature Biotechnology, Published online:15 July 2019, doi:10.1038/s41587-019-0178-z。 

由此可见，魏文胜课题组缔造具有子虚长度的线性arRNA的标明可疏通沟通内源性ADAR卵白在靶转录物上发展碱基编纂：将腺苷转化为肌苷。对比于现有的编纂方法，LEAPER有几个好处。arRNA分子较小的尺寸让人想起RNA干扰（RNAi），在RNAi中，小的双链RNA份子要挟一种实现RNA靶向降解的人造机制，再者，这类较小的尺寸使得能够通过各种病毒载体与非病毒载体加以递送。分歧于RNAi的是，LEAPER催化切确的A→I转换，而不会切割或降解靶转录物。虽然arRNA的长度要比RNAi长，但是arRNA既不诱导细胞水平上的免疫刺激作用，也不影响内源性ADAR蛋亮的功能，这就使得它成为一种靶向RNA的安然策略。相反之下，人们已报导ADAR卵白或它们的催化构造域的异位诠释威逼了大批的全局性的中靶编辑，而且可能诱发癌症。相斥地，据报道，由于效应蛋明的正文，DNA碱基编辑器在小鼠胚胎、水稻某人细胞系中发生了多量的中靶单核苷酸渐变。LEAPER完成了高效编辑，而且同时很少发生全局性中靶编辑。另外，它可能比需求引入外源蛋亮的办法具有更低的免疫原性。 

与Stafforst团队在2019年1月报道的一种称为RESTORE的RNA编辑方式比拟，LEAPER中的arRNA可通过多种方式发生，征求化学合成与利用病毒载体或非病毒载体进行体内剖明，然而，RESTORE中的gRNA仅限于交付于繁杂化学润色的化学合成反义寡核苷酸。 

LEAPER的听从与希奇性仍有改进空间。与招募ADAR的支架RNA（scaffold RNA）交融在一路的arRNA可能增加一小块的ADAR蛋白浓度，从而行进编纂收益率。让arRNA维持稳固或添加它注释的门径可能进一步进步RNA编辑遵命。作为一种单份子零碎，LEAPER实现精确而又高效的RNA编辑，有后劲宽泛地实用于医治和底子研究。 

在几天此前，美国麻省理工学院麦戈文脑科学硏究所钻研员、布罗德研究所外围成员张锋（Feng Zhang）及其团队现今拓荒出一种称为RESCUE（RNA Editing for Specific C to U Exchange, C→U交换希奇性的RNA编辑）的策略：利用一种失活的Cas13将RESCUE疏导到RNA转录本中的指数胞嘧啶碱基上，并使用一种新的、经由进化的、可编程的酶将不想要的胞嘧啶（C）转化为尿苷（U），从而率领RNA指令发生更换。RESCUE建立在REPAIR技术的根底之上，此中REPAIR也是由张锋团队启示的，可将碱基腺嘌呤转化为RNA中的肌苷（Science, 2017, doi:10.1126/science.aaq0180）。干系研究结果于2019年7月11日在线发布在Science期刊上，论文标题问题为“A cytosine deaminase for progra妹妹able single-base RNA editing”。 

 

CRISPR家属酶Cas13在宏扬劝化。Cas13（粉红色）是RESCUE平台的核心，它使用特定的向导分子（红色）靶向细胞中的RNA（蓝色）。图片来自Stephen Dixon。 

畴昔启迪的REPAIR平台使用靶向RNA的 CRISPR/Cas13将一种喻为ADAR2的RNA编辑器的活性机关域疏通沟通至特定的RNA转录物，在那儿它能够将腺嘌呤（A）转换为肌苷（I），即A→I。由于不具有具有取代活性的天然编辑器，张锋和他的共事们发展了REPAIR交融，并在履行室中让它发展进化，直到它能够将胞嘧啶转换为尿苷，即C→U转换。 

RESCUE能够被启发至任何决定的RNA，然后通过这类平台中经由进化的ADAR2组分执行C→U编辑。张锋团队将这类新平台导入到人细胞中，毕竟表明这能够靶向人细胞中的人造RNA以及合成RNA中的24种临床干系渐变。从此，他们进一步优化了RESCUE以削减中靶编辑，同时最小水准地消沉对在靶编辑的搅扰。 

综上所述，魏文胜课题组开荒的LEAPER器械与张锋团队启迪的RESCUE器械能够填补核酸编纂工具箱中的要害空缺，有助于促进科学家们实现更精确的RNA编纂，而且终极有助于治疗一系列由突变惹起的疾病。 

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