ADAR介导RNA编辑预测模型新突破:人源肝细胞球状体与非人灵长类携手赋能肝病RNA疗法精准转化

《Scientific Reports》:Evaluation of in vitro liver models and non-human primates for predicting ADAR RNA editing efficiency in human liver

【字体: 时间:2025年11月25日 来源:Scientific Reports 3.9

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  首次系统比较13种人源体外肝模型与非人灵长类(NHP)体内编辑效率,证实PHH 3D球状体与NHP肝组织ACTB编辑高达70%,为EON候选物筛选提供黄金标准。

  
肝脏疾病每年夺走全球数百万生命,传统药物却常因模型失真在临床试验折戟。RNA疗法新星——ADAR酶介导的腺苷-肌苷(A→I)编辑,可像“分子修正带”般瞬时纠偏致病转录本,却苦于缺乏能真实预演人体反应的“试炼场”。为此,ProQR团队把目光投向能复刻肝脏天然编辑机器的多维模型,展开一场跨越培养皿与灵长类肝脏的“预测能力大考”。
研究首先对2D/3D的13种人源肝细胞体系进行“身份体检”:qPCR显示,PHH球状体、肝微组织(LMT)与HUH7、Hep3B的ADAR1表达最接近人肝;白蛋白分泌量上,3D PHH比2D提升17倍,证实结构重塑功能。随后,作者以 ubiquitous 的β-肌动蛋白基因ACTB为靶,比较裸EON与GalNAc缀合EON的编辑效率。结果呈现“模型-递送”双变量奇观:在癌症系HepG2中,GalNAc仅把1%的裸EON编辑提升至3%,而PHH单供体3D球状体中GalNAc-EON 7天即飙至69%,且与白蛋白分泌及ASGR1受体膜定位呈正相关(r=0.86)。时间梯度实验揭示,3D体系存在累积效应——LMT连续给药14天,裸EON编辑由12%升至37%。递送方式比拼中,同一100 nM剂量,LNP在PHH实现44%编辑,显著高于gymnosis(18%)与脂质转染(30%)。
当视线转向体内,4只雄性食蟹猴按2 mg/kg LNP-ACTB-EON静脉三剂给药,肝穿刺ddPCR给出62%-70%的编辑峰值,与体外PHH 250 nM LNP模型(≈76%)高度吻合,且肝内EON浓度达1 μM级,验证体外-体内剂量-效应可转化。综合毒性评估未见LDH或caspase异常,提示策略安全。
关键技术速览:采集商业人肝总RNA与13种细胞模型,采用dPCR定量ADAR1等基因;构建2D/3D PHH球状体、iPSC-肝细胞、LMT;以GalNAc或LNP(GenVoy-ILM)递送ACTB-EON;ddPCR、Sanger与NGS三法交叉测定A→I比例;PNA-杂交HPLC定量组织EON;ASGR1免疫荧光定位;雄性食蟹猴肝活检伦理实验。
结果分述如下:
“体外模型表征”——PHH 3D与LMT在ADAR1、CYP3A4、白蛋白转录本及GSEA肝基因富集度上最接近人肝,推荐为首选平台。
“ASGR1受体表征”——PHH球状体膜定位丰度最高,与GalNAc-EON增效直接相关;癌系HepG2虽RNA高表达,蛋白却困于胞质,解释其摄取低效。
“2D模型编辑能力”——IHH裸EON 12%拔得头筹,HepG2仅1%;GalNAc在癌系普遍“失灵”,但在PHH单供体升至56%,提示癌系膜交通缺陷。
“3D模型编辑能力”——PHH球状体GalNAc-EON 69%居首;LMT 44%;14天累积效应显著,证明3D架构延长编辑窗口。
“递送方式与检测”——LNP普遍优于转染与gymnosis;ddPCR略严谨但两法趋势一致,支持Sanger快速初筛。
“体外-体内转化”——NHP肝编辑62%-70%,与PHH 76.6%高度重叠,首次给出“体外250 nM LNP≈体内2 mg/kg”可换算标尺,为剂量预测提供依据。
结论与讨论指出:
  1. ADAR表达并非限速,模型架构与受体膜定位才是决定编辑高度的“闸门”;
  2. 3D PHH球状体兼具生理相关性与高编辑,被确立为EON早期优选的“黄金模型”;
  3. GalNAc增强呈背景依赖性,只有ASGR1正确循环至膜才显效;
  4. LNP递送可跨越培养-物种壁垒,实现“体外数百纳摩—体内数微克”级线性外推;
  5. 多模型复合评分策略,将编辑效率、肝基因富集、毒性、药代纳入统一标尺,可显著提升临床成功率。
该研究终结了“用癌系猜肝脏”的粗犷时代,为RNA编辑疗法装上一把可量化的“转化钥匙”,其公开的NHP-PHH对应关系将成为行业剂量推算的共通坐标,加速肝病RNA编辑药物走向临床。
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