近年來，以CRISPR/Cas9為代表的基因組編輯技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的研究和轉(zhuǎn)化嘗試如火如荼。但對大多數(shù)科學(xué)家來說，修改人類“生命密碼本”的工作仍在小心翼翼地進一步完善中。

RNA（核糖核酸）編輯即是近年來興起的一項新型基因編輯技術(shù)，并且國際藥企已經(jīng)在該技術(shù)上進行布局。其中一項被命名為“LEAPER”的技術(shù)，系北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授魏文勝團隊自主創(chuàng)新的RNA編輯技術(shù)。此前的2019年7月，魏文勝團隊在國際學(xué)術(shù)期刊《自然-生物技術(shù)》（Nature Biotechnology）上報道了LEAPER技術(shù)。北京時間2月11日凌晨，該研究團隊再次在《自然-生物技術(shù)》上報道了升級版LEAPER 2.0技術(shù)。

“與以CRISPR為基礎(chǔ)的DNA或者RNA編輯技術(shù)不同，LEAPER僅需要在細(xì)胞中表達(dá)特殊設(shè)計的RNA（ADAR-recruiting RNA, arRNA）即可招募細(xì)胞中內(nèi)源脫氨酶ADAR，實現(xiàn)靶向目標(biāo)RNA中腺苷A→肌苷I（鳥苷G）的編輯?！蔽何膭僭诮邮芘炫刃侣劊╳ww.loaarchitects.com.cn）記者采訪時表示，由于無需引入外源編輯酶或效應(yīng)蛋白，避免了由此引起的基因組和轉(zhuǎn)錄組上的脫靶效應(yīng)、遞送負(fù)擔(dān)以及相關(guān)的免疫原性等問題。

值得注意的是，LEAPER完全擺脫了對CRISPR系統(tǒng)的依賴，是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的底層核心技術(shù)，具有重要的原始創(chuàng)新意義。 

魏文勝同時提到一點，作為RNA精準(zhǔn)編輯工具，“LEAPER不會引起基因組序列改變，在安全性方面具有優(yōu)勢。”在這項最新的研究中，研究團隊對LEAPER的編輯效率和脫靶問題進行了進一步優(yōu)化升級。

值得關(guān)注的是，《自然-生物技術(shù)》也同期刊發(fā)了加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校（UCSD）助理教授Prashant Mali團隊的一項研究，Mali等人同樣發(fā)現(xiàn)，運用可招募細(xì)胞內(nèi)源ADAR脫氨酶的環(huán)形RNA能夠提高RNA編輯的效率。ADAR1脫氨酶是一類在人體內(nèi)各組織中廣泛表達(dá)的腺苷脫氨酶，能夠催化目標(biāo)RNA分子中腺苷A→肌苷I（鳥苷G）的轉(zhuǎn)換。

“雖然目前全世界大部分的RNA編輯技術(shù)的研究處于實驗室階段，但距離臨床應(yīng)用已經(jīng)越來越近了。” 魏文勝談到，在技術(shù)層面上，利用內(nèi)源機制實現(xiàn)更安全的RNA編輯，“我們在國際上處于領(lǐng)先梯隊內(nèi)，在這個研究領(lǐng)域具有競爭優(yōu)勢?！?/p>

解決LEAPER兩大局限問題

以CRISPR/Cas9為代表的基因組編輯技術(shù)目前仍存在著一系列問題，其在臨床治療應(yīng)用中也遭遇瓶頸。在魏文勝等人看來，問題的根源之一在于當(dāng)前的基因編輯體系依賴于細(xì)菌或病毒來源的編輯酶或效應(yīng)蛋白的表達(dá)，比如細(xì)菌中的Cas9核酸酶。

這一依賴會導(dǎo)致多重問題。例如蛋白分子量過大使得通過病毒載體進行裝載及人體內(nèi)遞送十分困難、由蛋白過表達(dá)引起的DNA/RNA水平的脫靶效應(yīng)、由外源蛋白表達(dá)引起的機體免疫反應(yīng)及損傷、機體內(nèi)的預(yù)存抗體使外源編輯酶或效應(yīng)蛋白被抗體中和從而導(dǎo)致基因編輯失敗等。

魏文勝等人的解決思路是利用細(xì)胞中天然存在的機制。他們在此前的研究中首次發(fā)現(xiàn)，只需轉(zhuǎn)入一種特殊設(shè)計的ADAR-recruiting RNAs (arRNAs)，就能夠通過招募細(xì)胞內(nèi)源的ADAR1脫氨酶對靶向基因轉(zhuǎn)錄本上特定的腺苷產(chǎn)生高效精準(zhǔn)的編輯，并不需要引入任何外源效應(yīng)蛋白。這種新型RNA編輯技術(shù)即被命名為LEAPER (Leveraging Endogenous ADAR for Programmable Editing on RNA)。

研究團隊此前證明，LEAPER能對RNA分子上絕大多數(shù)的腺苷酸位點進行精準(zhǔn)編輯。在人的原代細(xì)胞-包括肺成纖維細(xì)胞、支氣管上皮細(xì)胞及T細(xì)胞中，LEAPER的編輯效率最高可達(dá)80%。

“盡管LEAPER在科研和疾病治療中具有可觀的潛力，該技術(shù)還存在一定的局限?！蔽何膭僬劦絻牲c，一是LEAPER利用的是內(nèi)源編輯酶，其編輯效率會因此受限；另外，具有一定長度的arRNA可能使目標(biāo)編輯位點鄰近的堿基發(fā)生脫靶編輯。

在這項最新的研究中，他們首先發(fā)現(xiàn)通過優(yōu)化表達(dá)載體中的啟動子增強arRNA表達(dá)可以顯著提升LEAPER系統(tǒng)的編輯效率，“表明arRNA在細(xì)胞中的豐度對于編輯效率十分關(guān)鍵?！?/p>

另一個關(guān)鍵點在于，由于線性arRNA在細(xì)胞內(nèi)容易被降解，團隊想到了利用環(huán)化方式。環(huán)形RNA由于沒有5’或3’末端，可以避免核酸外切酶的切割，在細(xì)胞內(nèi)相比于線性RNA具有更好的穩(wěn)定性和更長的半衰期。

“我們設(shè)計了工程化的環(huán)形arRNA（circ-arRNA）?！蔽何膭俦硎?，研究發(fā)現(xiàn)，circ-arRNA能夠維持較長時間的高水平表達(dá)。在多個內(nèi)源轉(zhuǎn)錄本位點中，circ-arRNA平均編輯效率相比于線性版本提升了超過3倍，同時也可維持長達(dá)近半個月的有效編輯。

研究進一步發(fā)現(xiàn)，通過腺相關(guān)病毒（AAV）遞送，遺傳編碼的circ-arRNA可以在人的原代細(xì)胞和類器官中實現(xiàn)長時程的RNA編輯。另外，體外合成的circ-arRNA也可實現(xiàn)高效的靶向編輯，并且與遺傳編碼的circ-arRNA具有類似的特征。

魏文勝總結(jié)道，由于LEAPER 2.0 仍然使用細(xì)胞內(nèi)源的編輯酶，無需外源過表達(dá)編輯酶，因此可以避免遞送困難和過表達(dá)外源編輯酶造成的全轉(zhuǎn)錄組范圍內(nèi)的脫靶編輯。

另外重要的是，LEAPER 2.0通過特殊設(shè)計，消除了一種特別的鄰近堿基脫靶編輯（bystander off-target editing），在安全性、精準(zhǔn)度上獲得大幅提升。

Circ-arRNAs能夠?qū)?nèi)源轉(zhuǎn)錄本進行高效、持久的RNA編輯。

國內(nèi)外均在進行RNA編輯技術(shù)轉(zhuǎn)化

和此前的版本類似，研究團隊在這項最新研究中也對LEAPER 2.0的應(yīng)用潛能進行了評估。 

他們的研究顯示，利用LEAPER 2.0技術(shù)，可以成功激活Wnt信號通路（一類在物種進化過程中高度保守的信號通路），修復(fù)TP53基因（一種抑癌基因）中的致病突變使其表達(dá)的p53蛋白恢復(fù)正常的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)功能。

研究團隊還初步在小鼠模型上進行了技術(shù)驗證。他們使用腺相關(guān)病毒將circ-arRNA遞送至Hurler綜合征疾病模型小鼠體內(nèi)，可以成功修復(fù)IDUA轉(zhuǎn)錄本上的致病突變并恢復(fù)IDUA的正常催化功能。

Hurler綜合征是一類復(fù)雜的、進行性多系統(tǒng)受累的遺傳性溶酶體病，可影響全身器官和組織?；颊哂捎诎盘侨┧崦竌-L-Iduronidase (IDUA)的缺失，造成糖胺多糖(GAGs)在溶酶體的累積，引起多器官病變。該疾病屬于常染色體隱性遺傳病。

circ-arRNAs對細(xì)胞培養(yǎng)和Hurler綜合征小鼠蛋白質(zhì)功能的激活和恢復(fù)。

魏文勝談到，“目前尚無治愈黏多糖貯積癥的方法，主要療法包括改善生活質(zhì)量的對癥治療、酶替代治療和骨髓移植/造血干細(xì)胞移植?，F(xiàn)有療法則過于昂貴，而且患者和家屬需要花費大量時間在醫(yī)院，應(yīng)用困難?！?/p>

他認(rèn)為，針對這類疾病，RNA編輯具有優(yōu)勢，“而我們新開發(fā)的LEAPER 2.0 與AAV遞送系統(tǒng)相結(jié)合可以實現(xiàn)長時程的有效編輯，這對治療Hurler綜合征等眾多的遺傳病是一個好的選擇。”除Hurler綜合征之外，魏文勝提到，LEAPER 2.0在眼部或者腦部遺傳疾病的治療上也已經(jīng)觀察到了非常好的效果。

總體而言，魏文勝認(rèn)為，LEAPER技術(shù)在臨床應(yīng)用和疾病治療方面擁有其獨特的優(yōu)勢和潛能。“LEAPER作為一項RNA編輯技術(shù)，其編輯是可逆、可調(diào)控的，而且編輯效果與劑量相關(guān)，原理上講更為安全。同時，LEAPER技術(shù)通過向細(xì)胞內(nèi)遞送arRNA，招募內(nèi)源ADAR蛋白完成編輯，遞送負(fù)擔(dān)輕，無需引入外源編輯酶，更加適應(yīng)體內(nèi)基因編輯治療?！?nbsp;

正如前述所說，在技術(shù)層面上，利用內(nèi)源機制實現(xiàn)更安全的RNA編輯，國內(nèi)科學(xué)家在國際上已處于領(lǐng)先梯隊，在這個研究領(lǐng)域具有極大的競爭優(yōu)勢。而在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化方面，國內(nèi)外又處于怎樣的階段？

魏文勝表示，國際上已經(jīng)有一些生物醫(yī)藥企業(yè)在開展相關(guān)技術(shù)轉(zhuǎn)化和開發(fā)工作，特別是去年，RNA編輯技術(shù)受到了極大關(guān)注。

例如，2021年8月，跨國制藥企業(yè)羅氏和Shape Therapeutics公司達(dá)成一項研發(fā)合作和許可協(xié)議，將利用其RNA編輯技術(shù)平臺RNAfix，以及AAVid技術(shù)平臺，開發(fā)治療阿爾茨海默病、帕金森病和罕見疾病的基因療法。隨后的2021年9月，禮來與ProQR Therapeutics達(dá)成一項全球性的許可和研究合作協(xié)議，兩家公司將利用ProQR專有的Axiomer RNA編輯技術(shù)平臺，針對肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)遺傳疾病，推進新的藥物靶點的臨床開發(fā)和商業(yè)化，合作內(nèi)容多達(dá)五個RNA編輯靶標(biāo)。

至于國內(nèi)，魏文勝提到，博雅輯因也正在開展LEAPER技術(shù)的轉(zhuǎn)化工作。作為國內(nèi)基因編輯領(lǐng)域的先鋒，博雅輯因成立于2015年，總部位于北京，辦公地點分布于廣州、上海和美國劍橋，魏文勝系創(chuàng)始人。

博雅輯因首席執(zhí)行官魏東此前在接受澎湃新聞（www.loaarchitects.com.cn）記者采訪時表示，對基因編輯這種特別創(chuàng)新的技術(shù)來說，“它的首要任務(wù)就是要在不同的疾病上能夠真正看見技術(shù)轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品，是不是有足夠多的受益，而且安全可控?！碧貏e嚴(yán)重且尚無有效療法的疾病，例如遺傳病和癌癥是目前創(chuàng)新療法的主要“驗證區(qū)”。

魏東提到，公司目前整個管線的布局包括體外療法和體內(nèi)療法。其中，體內(nèi)療法即基于LEAPER技術(shù)，正在針對眼科、神經(jīng)系統(tǒng)等疾病進行研發(fā)。2020年，公司也曾在2020年的美國ASGCT年會上報告通過對IDUA信使RNA序列中第402密碼子進行精準(zhǔn)的、針對特定序列的腺苷A→肌苷I轉(zhuǎn)換，生成野生型IDUA基因的信使RNA和蛋白質(zhì)，治療黏多糖貯積癥I型最嚴(yán)重亞型Hurler綜合征中的W402X突變患者的早期研究數(shù)據(jù)。

魏文勝在此次采訪中也提到，針對LEAPER 2.0技術(shù)，博雅輯因正在開展相關(guān)轉(zhuǎn)化工作。公司通過AAV遞送開展了臨床前研究，并在多個研究模型中取得了很好的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了LEAPER 2.0轉(zhuǎn)化為體內(nèi)編輯療法的概念驗證。

去年11月，博雅輯因還與北京協(xié)和醫(yī)院睢瑞芳教授團隊達(dá)成了研究合作，基于我國遺傳性視網(wǎng)膜變性（IRD）人群的基因變異特征，探索推進體內(nèi)基因編輯療法；同月，該公司還也與威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的David Gamm實驗室達(dá)成研究合作，評估公司基于LEAPER技術(shù)的RNA堿基編輯候選療法針對特定遺傳疾病的藥理特性。