上海
撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
精准的基因组编辑在诸如生物学研究、医学研究以及作物育种等众多领域都至关重要。先导编辑器（Prime Editor，也叫做引导编辑器）能够生成精确的单碱基替换以及小片段 DNA 的准确插入和删除，是实现精准基因组编辑的强大工具。经典的先导编辑系统利用逆转录酶与非靶向链（NTS）切口酶（例如 nCas9-H840A 或 nCas12a-R1138A）共同作用，在切割位点下游产生编辑效果。
然而，由于缺乏能够以 3'→5' 方向聚合 DNA 的逆转录酶，先导编辑器通常仅限于在其切割位点下游进行精确编辑，从而限制了编辑范围。
2025 年 5 月 31 日，中国科学院遗传与发育生物学研究所基因组编辑中心高彩霞团队 （梁荣洪、汪珊为共同第一作者 ） 在 Nature 子刊Nature Communications上发表了题为 ：Circular RNA-mediated inverse prime editing in human cells 的研究论文。
该研究开发了一种解旋酶辅助的、环状 RNA 介导的反向先导编辑系统，拓宽了基因组编辑范围，显著提高了编辑效率，并在精准度和安全性方面展示了显著优势， 有望成为疾病模型构建和基因治疗的 有力 工具。
在这项最新研究中，研究团队开发了一种反向先导编辑器（inverse Prime Editor，iPE）系统，该系统利用靶向链（TS）切口酶nCas9-D10A实现反向先导编辑。
研究团队最初通过将 nCas9-H840A 切口酶替换为 nCas9-D10A 来开发 iPE 编辑器。然而，这些 iPE 编辑器表现出有限的先导基因编辑效率，最高编辑效率率仅为 8.6%。
PE 与 iPE
研究团队推测，这种局限性可能是由于 iPE 编辑器内引物结合位点（PBS）的解旋效率低下所致。为解决这一问题，研究团队设计了环状 RNA（circRNA）介导的反向先导编辑器（ciPE），利用环状 RNA 的独特性质来提高反向先导编辑的效率。
ciPE
ciPE 编辑器带来了显著的改进，编辑效率提高到了 0.1%-24.7%。为了进一步提高编辑效率，研究团队引入了一种经过改良的 3'→5' 解旋酶 Rep-X 作为辅助蛋白，这使得反向编辑效率提高到了 2.7%-55.4%。
Rep-X 辅助的 ciPE
接下来，研究团队将 Rep-X 辅助的 ciPE 系统与现有的 PE 系统进行了比较，结果显示，Rep-X 辅助的 ciPE 系统相比 PE、PAMless PE 及 TwinPE，在特定位点的编辑效率提高了数倍乃至超百倍。
为了检验 Rep-X 辅助的 ciPE 系统在疾病中的潜在应用，研究团队进一步验证了其在乳腺癌相关基因
BRCA1先天性黑蒙症相关基因
RPE65中分别实现了 13.3% 和 9.5% 的反向基因编辑效率，而 PAMless PE 系统的编辑效率分别是 5.7% 和 2.9%，TwinPE 系统则分别为 0.8% 和 0.5%。
BRCA1
RPE65基因的编辑效率对比
众所周知，先导编辑器产生的脱靶编辑很少，但它们往往会产生更多的副产物，导致编辑纯度不够高，这限制了它们的临床应用。该研究证实，Rep-X 辅助的 ciPE 系统的编辑纯度远高于 PAMless PE 系统和 twinPE 系统，具有更高的基因编辑精度和安全性。
这些结果表明，Rep-X 辅助的、环状 RNA 介导的反向先导编辑系统，拓宽了基因组编辑范围，显著提高了编辑效率，并在精准度和安全性方面展示了显著优势，有望成为疾病模型构建和基因治疗的有力工具。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-025-59120-7
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