北大魏文胜课题组开发出无需外源蛋白的全新RNA编辑技术 | 医麦猛爆料

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2019年7月16日/医麦客 eMedClub/--7月15日，北大魏文胜课题组在学术期刊Nature Biotechnology发表题为“Programmable RNA editing by recruiting endogenous ADAR using engineered RNAs”，公开一种全新的原创RNA编辑技术——LEAPER。LEAPER的出现，或可为遗传性疾病、癌症等治疗提供一种更加便捷、高效、以及安全的选项。

LEAPER技术简介

LEAPER（Leveraging Endogenous ADAR for Programmable Editing on RNA）是一种RNA单碱基编辑技术，通过使用一小段与目的序列配对的RNA（arRNA）调用内源性ADAR（Adenosine Deaminase Acting on RNA，RNA腺苷脱氨酶），完成由碱基A到G的转变。人类有许多疾病都是因碱基G到A的突变引起的，而LEAPER的这一作用刚好可以修复这种突变。由于无需引入外源蛋白，LEAPER可以更加适用于体内治疗。

LEAPER技术使用非常简便灵活。整个过程仅需要考虑对一小段arRNA的设计、合成以及向细胞或机体的递送。

arRNA可体外合成，亦可直接在体内表达；递送方法上，可不限于病毒载体或是电转等物理及化学递送方法；作用周期上，可用于暂时性基因功能调节，亦可插入基因组长期发挥作用；使用条件上，在正常机体内环境及有干扰素高表达的炎性环境中均可高效发挥LEAPER作用，编辑目的序列。

目前LEAPER系统已经实现了在多种人源及鼠源细胞系的成功编辑。并且在肺纤维母细胞、肺支气管上皮细胞、T细胞等人类原代细胞上，完成了高效的编辑。其在癌症及遗传性疾病治疗中的潜力也得到了初步验证。

LEAPER：集多种优势于一身

以下是LEAPER相对于现有基因编辑或基因功能调节方法的一些优势：

• 更适合体内编辑治疗

相较于基于CRISPR、TALENs、ZFN等系统的DNA或RNA编辑，LEAPER无需引入外源蛋白酶，因此也就避免了外源蛋白的免疫原性以及递送等问题对编辑效率及应用范围的限制。从这一层面来看，LEAPER或可更加适应体内编辑治疗。

另外，这些过去常用的编辑方法建立在DNA内源性修复机制上，作用多发生在细胞分裂期。而LEAPER的编辑作用却可以在分裂间期正常发挥功效，对小脑细胞等分裂活动停止或频率较低但ADAR表达高的细胞依然具有较高的编辑效率。因此在神经系统疾病的治疗中，LEAPER可能会是一个更优的选择。

最后，我们还发现LEAPER在目的序列以外，极少存在脱靶问题。并且可能更加适合多基因同时编辑以及在多基因疾病疗法开发中的应用。

• 应用范围更广

相较于RNAi，LEAPER可能的应用范围更广。因为LEAPER可以精准地恢复或改变某个基因的功能，而RNAi则仅能通过切割或降解，简单地抑制原有基因的表达。

• 更安全有效

由于LEAPER是RNA的单碱基编辑方法。因此兼具了RNA编辑及单碱基编辑的优势，相对于传统DNA编辑可能更加安全、高效。一方面，RNA编辑可避免对基因组的直接修改，因此可以实现短期内的基因调控，并可以在发现不良后果后，及时停止反应。另一方面，单碱基编辑不会造成双链断裂，因此可以避免可能由此引起的大片段缺失的风险，也不会因为激活P53对DNA的修复作用而降低编辑效率。

• 更方便

相对于其他招募ADAR进行RNA编辑的方法来说，LEAPER的使用更加方便。因为其arRNA无需体外修饰改造，也无需干扰素的帮助就能达到一个不错的编辑效率。

LEAPER：多种适应症的潜在治疗法宝

以下是作者在细胞水平已经验证过的几种应用可能：

• 癌症的治疗

众所周知，TP53对细胞内稳态的维持至关重要。而50%以上的癌症带有TP53的突变。因此，修复TP53突变，恢复其功能，将有益于癌症治疗。以下数据，则证实了LEAPER的这一能力。

• 遗传病的治疗

据统计，单基因突变引起的疾病有近半数都是G碱基到A碱基的突变。而LEAPER正好可以高效完成A碱基到G碱基的突变，从而修复病变基因。以下数据显示了LEAPER在人肾上皮细胞系HEK293T中对6种致病突变的成功修复。包括唐氏综合症中的COL3A1基因突变、原发性肺动脉高血压的BMPR2基因突变、朱伯特综合征的AHI1基因突变、范可尼贫血的FANCC基因突变、原发性家族性心肌肥大症的MYBPC3基因突变，以及x染色体连锁重度联合免疫缺陷症的IL2RG基因突变。

此外，作者还在赫尔勒氏综合症（Hurler syndrome）患者来源的成纤维母细胞GM06214上恢复了α-L-艾杜糖醛酸酶（α-L-iduronidase）的功能。Hurler Syndrome是I型粘多糖贮积症中最严重的一种，因缺乏粘多糖代谢酶α-L-艾杜糖醛酸酶引起。GM06214细胞的突变在于编码α-L-艾杜糖醛酸酶的基因中一个TGG突变成了TAG，而LEAPER可以将TAG重新修改成TGG，恢复α-L-艾杜糖醛酸酶的表达和功能。以下数据显示了LEAPER对α-L-艾杜糖醛酸酶表达量及功能的恢复作用。与沙伊氏综合征(Scheie syndrome，一种症状较轻的I型粘多糖贮积症，）患者来源的成纤维母细胞GM01323相比，经LEAPER修复后的GM06214中α-L-艾杜糖醛酸酶的粘多糖代谢催化活性可达到更优的水平。这说明，未来如果Hurler Syndrome的LEAPER疗法开发成功，治疗及时的患者可能能够像轻症患者一样，智力、身高、以及生存时间得到一定的保障。

结语

总的来说，LEAPER是一种相对便捷、高效、和安全的全新原创RNA单碱基编辑技术。作为一种全新的生物科学技术，LEAPER的编辑效率、准确性等方面显然还有较大的提升空间。但就其目前在多种应用场景的初步表现来看，我们有理由期待未来LEAPER在疾病治疗及科学研究中发挥重要作用。

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（点击“阅读原文”查看LEAPER技术更多详细数据）

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