综述:利用RNA碱基编辑技术推动RNA生物学与RNA治疗领域的多样化应用

【字体: 时间:2025年04月09日 来源:Advanced Biotechnology

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  这篇综述系统梳理了RNA碱基编辑技术的最新进展与应用前景,重点阐述了ADAR介导的A-to-I和APOBEC介导的C-to-U编辑机制在疾病治疗、RNA结合蛋白(RBP)互作图谱构建及RNA传感器开发中的突破性应用。文章强调该技术具有可逆性、剂量依赖性优势,相比DNA编辑更安全,特别适合α-1抗胰蛋白酶缺乏症(AATD)等单基因疾病的治疗。作者还探讨了TRIBE、DART-seq等创新技术如何推动单细胞水平RNA-蛋白互作研究,并展望了递送系统优化等未来发展方向。

  

RNA碱基编辑技术正在重塑生命科学研究的格局。自然界中广泛存在的A-to-I(由ADAR介导)和C-to-U(由APOBEC介导)RNA编辑现象,通过转录后修饰为基因表达调控提供了全新维度。与DNA编辑相比,RNA编辑具有可逆性和剂量依赖性优势,在疾病治疗领域展现出独特价值。

在靶向RNA编辑领域,三大技术策略各具特色:dCas13-ADAR融合系统利用向导RNA(gRNA)精准定位编辑位点;REWIRE系统创新性地将PUF结构域与脱氨酶结合,实现无需gRNA的编程编辑;而基于内源性ADAR的LEAPER等技术则通过优化环形gRNA设计显著提升编辑效率。这些技术在α-1抗胰蛋白酶缺乏症(AATD)治疗中取得突破性进展,通过纠正SERPINA1基因E342K突变成功恢复蛋白质功能,同时解决肝脏和肺部病变。值得注意的是,Wave公司基于AIMer技术的临床试验已展示出令人鼓舞的人体数据。

RNA编辑技术在RNA结合蛋白(RBP)研究领域同样大放异彩。TRIBE技术通过将RBP与ADAR脱氨酶结构域(ADARdd)融合,在RNA-seq数据中捕获A-to-G突变信号,实现抗体free的RBP结合位点鉴定。其升级版HyperTRIBE引入E488Q突变使编辑效率倍增。而DART-seq则巧妙利用APOBEC1-YTH融合蛋白检测m6A修饰,仅需10ng RNA即可绘制全转录组修饰图谱。最新开发的PIE-Seq技术更开创性地整合双脱氨酶系统,有效克服单酶偏好的局限性。

在合成生物学领域,基于ADAR的RNA传感器展现出惊人潜力。CellREADR系统通过设计sense-edit-switch RNA(sesRNA),在检测到目标RNA时激活翻译通读,实现细胞特异性标记和调控。RADAR平台进一步扩展该技术,开发出可区分TP53单碱基突变的逻辑门控系统。而优化后的RADARS系统通过277倍的信号增益,成功应用于转录监测、细胞定向清除等场景。

尽管面临编辑效率、组织特异性等挑战,随着脂质纳米颗粒(LNP)递送系统和环形gRNA等技术的突破,RNA编辑正在向临床应用加速迈进。从遗传病治疗到癌症诊疗,从基础研究到合成生物学,这项技术将持续为生命科学领域注入创新活力。

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