摘要：近年来，RNA编辑技术正以前所未有的速度重塑现代医学格局，为治疗遗传性疾病和复杂性疾病提供了全新思路。与传统的DNA编辑相比，RNA编辑不仅避免了对基因组的永久性修改，其可控、可逆的特点也大大提升了基因编辑的安全性，令其在临床应用中备受期待。在众多RNA编辑策
学术经纬
2025年04月07日 10:15上海
近年来，RNA编辑技术正以前所未有的速度重塑现代医学格局，为治疗遗传性疾病和复杂性疾病提供了全新思路。与传统的DNA编辑相比，RNA编辑不仅避免了对基因组的永久性修改，其可控、可逆的特点也大大提升了基因编辑的安全性，令其在临床应用中备受期待。在众多RNA编辑策略中，ADAR（RNA腺苷脱氨酶）介导的单碱基编辑系统已成为推进临床转化最快的技术之一。
目前，该系统主要采用两种策略：一种是通过外源表达携带ADAR脱氨结构域的蛋白及相应的引导RNA（gRNA）实现目标RNA的编辑；另一种则利用单一gRNA组分招募内源性ADAR进行编辑。由于后者能够有效规避外源酶过表达可能引发的全局脱靶效应和潜在致癌风险，加之其递送系统较为成熟，因此其安全性和成药性均显著优于前者，被业界广泛看好为RNA编辑药物研发最具潜力的方向。
图片来源：123RF
然而，当前基于内源性ADAR的RNA编辑技术仍面临着效率较低的主要瓶颈。传统的ADAR gRNA设计通常依赖完全互补的特异性区域，并在目标腺嘌呤处制造A-C错配来引导编辑，但研究表明，完全匹配的双链RNA并非ADAR的最佳底物。张锐实验室此前利用irCLASH技术系统地描绘了内源性ADAR底物的特征，发现编辑位点周围的突变能够改变RNA的二级结构，从而显著影响编辑效率。因此，在gRNA特异性区域中引入多样化的结构成为提升编辑效率的合理策略，尤其对仅依赖单一gRNA进行编辑的系统至关重要。
近日，中山大学张锐教授课题组在《自然-生物技术》（Nature Biotechnology）杂志上发表了题为“Improved RNA base editing with guide RNAs mimicking highly edited endogenous ADAR substrates”的突破性研究，提出了一种全新的内源性ADAR招募gRNA设计策略MIRROR。该技术显著提高了基于内源ADAR的RNA编辑效率，仅通过简单化学修饰的短链 gRNA 可在小鼠体内实现超过80%的编辑效率。此外，新技术在疾病细胞模型中高效修复α1-抗胰蛋白酶缺乏症治病突变，编辑效率达90%以上。此突破不仅为RNA编辑技术的临床应用提供了有力支撑，也为相关疾病的精准治疗开辟了全新前景。
研究团队首先利用GTEx数据集系统性鉴定出超过16万个Alu编辑位点的倒置Alu对，从而构建了迄今为止规模最大的内源性ADAR双链RNA底物结构图谱。在这一过程中，他们进一步筛选出高编辑水平的Alu序列——这些经过数百万年自然选择优化的双链RNA揭示了ADAR识别底物的关键结构特征。基于这一发现，团队开发出一种模拟天然底物构象的gRNA设计算法，并结合高通量细胞内筛选系统，从数千种候选MIRROR gRNA中筛选出最为高效的版本。
▲研究示意图（图片来源：原始论文[1]）
为验证MIRROR技术在短链修饰化gRNA优化方面的效果，研究团队选取了筛选出的最优gRNA，在多种细胞系以及小鼠模型中针对多个内源及疾病相关位点开展了测试。实验结果显示，MIRROR gRNA的编辑效率最高可达传统gRNA的5.7倍。在小鼠实验中，通过LNP递送的MIRROR gRNA实现了> 80%的编辑效率，充分证明了该技术在体内应用的潜力。
在遗传病修复领域，MIRROR技术展现出广阔的应用前景。研究团队利用短链修饰化的MIRROR gRNA，成功修复了α1-抗胰蛋白酶缺乏症（AATD）基因SERPINA1中的E342K致病突变。在肝原代细胞疾病模型中，不同长度的MIRROR gRNA均表现出远超传统设计的编辑效率，最高达到90%以上。、
综上所述，MIRROR技术凭借其结构化的gRNA设计和卓越的编辑能力，成功突破了传统RNA编辑效率的瓶颈，为RNA碱基编辑技术，特别是基于小核苷酸成药方式的短链修饰化gRNA的发展，提供了新方案。
张锐团队研究生孙远帆、曹勇与专职科研人员宋玉龙（现为广州医科大学教授）担任并列第一作者，中山大学张锐教授和时夕生物公司杨文兵博士为通讯作者。
原始论文：
[1]Sun, Y., Cao, Y., Song, Y. et al. Improved RNA base editing with guide RNAs mimicking highly edited endogenous ADAR substrates. Nat Biotechnol (2025). https://doi.org/10.1038/s41587-025-02628-6
来源：营养和医学
