人源ADAR功能缺失突变通过激活先天免疫反应促进肠道炎症的机制研究

本研究揭示了RNA编辑酶ADAR功能缺失（如p.N173S突变）通过导致双链RNA(dsRNA)和内源性逆转录病毒(ERVs)积累，激活MDA5介导的dsRNA感知和JAK-STAT信号通路，从而驱动炎症性肠病(IBD)发生。研究人员通过基因敲除小鼠、类器官模型和人类队列分析，证实ADAR-dsRNA/ERVs-MDA5-JAK/STAT轴是IBD的潜在治疗靶点，JAK1/2抑制剂鲁索替尼可显著缓解肠道炎症。

炎症性肠病（IBD）是一种慢性肠道炎症性疾病，包括克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC），全球患者数量超过600万，且发病率持续上升。IBD的发病机制复杂，涉及遗传因素与环境因素的相互作用。尽管全基因组关联研究（GWAS）已发现多个IBD相关基因，如NOD2、IL23R等，但具体的分子机制尚未完全阐明。近年来，RNA编辑尤其是腺苷脱氨酶作用于RNA（ADAR）介导的A-to-I编辑，在维持组织稳态和抑制先天免疫反应中的作用备受关注。ADAR功能缺失突变与自身免疫性疾病如Aicardi-Goutieres综合征（AGS）相关，但其在IBD中的作用仍不清楚。

本研究通过整合人类遗传学数据分析、基因工程小鼠模型、肠道类器官培养和多组学技术，系统揭示了ADAR在肠道炎症中的关键作用。研究人员首先分析了人类基因组数据库（gnomAD）和欧洲IBD队列，发现ADAR基因的错义突变p.Asn173Ser（N173S）在IBD患者中显著富集。该突变位于ADAR的Zα结构域，可能影响其与Z-RNA的结合能力。通过体外细胞实验证实，ADARN173S突变体完全丧失了A-to-I编辑活性，无法挽救ADAR敲低导致的GLI1基因编辑缺陷。

在机制探索方面，研究人员构建了肠道上皮细胞特异性Adar敲除小鼠（Adar^iΔgut）。诱导敲除后，小鼠出现自发性回肠炎和结肠炎，表现为肠道缩短、体重下降、上皮损伤和炎症因子分泌增加。转录组分析显示，Adar缺失导致干扰素信号通路（特别是I型和II型干扰素反应）和JAK-STAT通路显著激活。进一步研究发现，Adar缺失导致双链RNA（dsRNA）和内源性逆转录病毒（ERVs）积累，激活MDA5介导的dsRNA感知通路。通过构建Mda5敲除的Adar^iΔgut小鼠（Adar^iΔgutMda5^-/-），证实MDA5是Adar缺失诱导肠道炎症的关键介质。

RNA编辑组分析鉴定了Mda5作为ADAR的直接编辑靶点。Mda5第480位异亮氨酸（Ile）到缬氨酸（Val）的编辑（I480V）显著降低了MDA5的dsRNA感知活性和蛋白稳定性。在类器官模型中，过表达编辑形式Mda5I480V可部分挽救Adar缺失导致的细胞死亡。此外，JAK1/2抑制剂鲁索替尼（Ruxolitinib）可有效缓解Adar缺失小鼠的肠道炎症和类器官死亡，而其他JAK抑制剂（如托法替尼）效果有限。

临床相关性方面，人类IBD患者肠道活检显示ADAR表达降低，且ERVs表达上调。通过腺相关病毒（AAV8）介导的肠道特异性表达，证实人源ADARN173S突变体无法挽救Adar敲除小鼠的IBD表型，进一步验证了该突变的功能缺失特性。

主要技术方法包括：①利用肠道类器官模型进行基因编辑和药物筛选；②单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析人类和小鼠肠道细胞ADAR表达谱；③RNA编辑组测序（editome sequencing）鉴定ADAR依赖的编辑位点；④炎症因子抗体芯片检测血清细胞因子水平；⑤AAV8介导的肠道特异性基因表达；⑥人源化小鼠模型验证ADAR突变功能。

研究结果

Identification of ADARN173S as a loss function mutation that correlates with IBD incidence in patients

通过人群遗传学分析发现ADAR p.N173S突变在芬兰IBD队列中显著富集（携带率约1/126）。该突变导致ADAR蛋白编辑功能丧失，且无法挽救ADAR敲低细胞的RNA编辑缺陷。

The expression of ADAR is specifically decreased in the gut epithelium of IBD patients and mice

免疫组化显示IBD患者和小鼠肠道隐窝中ADAR表达显著降低，而上皮细胞是ADAR表达的主要细胞类型。

Intestinal epithelial- or stem cell-specific ablation of ADAR triggers spontaneous bowel inflammation and compromises intestinal organoid growth

肠道特异性Adar敲除小鼠出现自发性肠道炎症、上皮细胞凋亡和肠道类器官死亡。转录组分析显示干扰素通路和JAK-STAT通路激活。

ADAR regulates the sensing of self and non-self RNA, and loss-of-function of ADAR can cause AGS

Adar缺失导致内源性逆转录病毒（ERVs）积累和dsRNA形成，激活先天免疫反应。

MDA5-mediated dsRNA sensing is required for intestinal Adar deficiency-induced bowel inflammation and organoid death

Mda5敲除完全挽救Adar缺失导致的肠道炎症和类器官死亡，证实MDA5是核心效应分子。

Mda5 is a target of Adar-mediated RNA editing, which decreases its dsRNA sensing activity

RNA编辑组分析鉴定Mda5为ADAR直接编辑靶点，编辑形式Mda5I480V具有更低的dsRNA感知活性。

Ruxolitinib attenuates Adar deficiency-induced organoid death and bowel inflammation

JAK1/2抑制剂鲁索替尼有效缓解Adar缺失导致的肠道炎症，而其他JAK抑制剂效果不佳。

Characterization of ADARN173S as a loss function mutation that may have triggered bowel inflammation in patients and mice

人源ADARN173S突变体无法挽救Adar敲除小鼠的IBD表型，证实其功能缺失特性。

研究结论与意义

本研究首次揭示ADAR功能缺失通过dsRNA/ERVs-MDA5-JAK/STAT轴驱动肠道炎症的机制。ADAR p.N173S突变作为功能缺失变异，与IBD发病风险显著相关。研究发现JAK1/2双重抑制剂鲁索替尼对ADAR缺失相关炎症具有显著治疗效果，为IBD的精准治疗提供了新策略。该研究不仅阐明了RNA编辑在肠道免疫稳态中的关键作用，还为开发针对ADAR-MDA5通路的治疗方法奠定了理论基础。