综述:靶向RNA碱基编辑的治疗应用:机制与进展

【字体: 时间:2025年08月20日 来源:Pharmaceutical Science Advances CS2.3

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  这篇综述系统阐述了RNA碱基编辑技术(包括A-to-I、C-to-U、U-to-Ψ和A-to-m6A/m6A-to-A编辑器)的核心组件(如CRISPR-Cas13、ADAR、APOBEC等效应蛋白)及其在纠正疾病相关点突变中的潜力,重点探讨了递送方法(AAV/LNP)和临床前应用案例(如Hurler综合征、囊性纤维化),同时反思了当前面临的挑战(如脱靶效应)和未来发展方向。

  

1. 引言

CRISPR-Cas9技术自2012年问世以来彻底改变了基因组编辑领域,但永久性基因组改变可能引发不可预测的风险。RNA碱基编辑作为一种可逆且剂量可控的替代方案,通过效应蛋白(如ADAR、APOBEC)和靶向系统(如dCas13)实现单核苷酸精准修饰。与DNA编辑相比,RNA编辑的瞬时性规避了伦理争议,同时克服了siRNA等技术无法修复点突变的局限性。

2. RNA编辑器的靶向系统

当前靶向系统分为三类:

  • RNP系统:以CRISPR-dCas13为主导,其中Cas13j家族(如424 aa的ChiCas13j)因超小尺寸成为AAV递送的理想选择。

  • 蛋白质系统:如PUF结构域,可编程识别8-nt RNA序列。

  • RNA系统:如H/ACA box snoRNA,通过内源性机制招募效应蛋白。

3. A-to-I编辑器:从外源到内源ADAR的进化

外源ADAR工具如SNAP-ADAR通过共价连接gRNA与ADAR脱氨酶结构域(DD)实现编辑,而Cas-ADAR(如REPAIRv2)通过dCas13融合ADAR2 DD提升特异性。内源ADAR策略如LEAPER利用环状arRNA招募内源ADAR,编辑效率达80%,而CLUSTER通过G•U摆动配对进一步降低脱靶。

4. C-to-U编辑器:APOBEC的挑战

RESCUE系统通过进化ADAR2 DD实现C-to-U编辑,但伴随A-to-I脱靶。CURE工具改用APOBEC3A,但全局脱靶仍待解决。

5. U-to-Ψ编辑器:无义突变的克星

RESTARTv3通过工程化snoRNA引导DKC1将PTC中的U转化为Ψ,抑制NMD并促进通读,在Hurler综合征模型中恢复12%的IDUA酶活性。

6. A-to-m6A/m6A-to-A编辑器:表观转录组调控

TRADES系统通过SunTag招募多个ALKBH5实现m6A去甲基化,而光控CRISPR-dCas13允许红/远红光循环调控m6A修饰。

7. 递送平台:AAV与LNP的博弈

  • AAV:持久表达但容量受限,适用于单剂量治疗(如RESTARTv3)。

  • LNP:可递送大载荷(如SNAP-ADAR),但需多次给药。

8. 治疗应用实例

  • Hurler综合征:LEAPER 2.0通过AAV递送恢复10%的IDUA活性。

  • 囊性纤维化:RESTARTv2在CFTR-R553X模型中实现37%的通读效率。

9. 挑战与展望

当前瓶颈包括C-to-U编辑器的低效率、递送的组织特异性不足等。未来或通过深度学习优化gRNA设计、开发诱导型编辑器实现时空控制,推动RNA编辑迈向临床。

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