PNAS | 郝沛和李轩课题组合作开发新型RNA碱基编辑器AMBER

2025年11月7日，中国科学院上海药物研究所郝沛研究组和中国科学院分子植物科学卓越创新中心李轩研究组合作在PNAS发表了题为

An ADAR2-mimic base editor for efficient C-to-U RNA editing

in vivo

以CRISPR技术为代表的基因编辑技术为遗传疾病治疗带来了希望。相比于直接作用于基因组的DNA编辑技术，RNA编辑技术具有可逆性和时空上的可调性，在安全性方面展现出巨大潜力。目前RNA单碱基编辑技术主要聚焦于腺嘌呤向次黄嘌呤（A>I）和胞嘧啶向尿嘧啶（C>U）的两类转换。其中，A>I编辑系统已在临床转化方面取得初步进展，而C>U碱基编辑技术的发展则相对滞后。现有C>U碱基编辑工具主要依赖细菌来源的CRISPR-Cas（如Cas13家族）蛋白实现靶向定位，或采用兼具DNA与RNA脱氨活性的天然APOBEC家族酶。这些工具普遍存在高免疫原性引起人体排斥、分子尺寸大难以递送，以及潜在的DNA脱靶导致基因突变的问题，严重限制了其临床应用前景。

研究合作团队选择基于人源的ADAR2蛋白结构底盘，将此前报道的RESCUE-S编辑体系的17个关键突变，引入到ADAR2蛋白的催化结构区域，构建了直接利用ADAR2蛋白的天然双链RNA结合域（dsRBD）实现靶向定位的、人源化的C>U RNA编辑系统，起名为AMBER（ADAR2-Mimic C-to-UBaseEditor forUNA）。

研究团队首先利用突变的绿色荧光蛋白（eGFP）作为模型，来验证AMBER系统的RNA精准编辑功能。AMBER在引导RNA (guideRNA）的作用下成功实现特定位点的C>U定点编辑，并恢复eGFP的荧光活性，证实了将ADAR2蛋白改造为底物特异性的RNA（C>U）编辑酶的可行性。 随后，研究人员针对多种内源基因及外源的病理相关基因的突变靶点，在多种细胞系中系统评估了AMBER的编辑性能。研究人员进一步采用了多种策略来优化引导RNA的设计，包括不同长度设计、靶点周围序列测试、以及脱靶位点规避等等。这些方法确立和完善了AMBER高效精准的C>U碱基编辑条件，减少了旁观脱靶编辑副作用，使AMBER成为一个低免疫原性、高性能的RNA 编辑治疗工具。为评估其临床治疗应用潜力，研究团队进一步通过尾静脉注射将编码AMBER的DNA载体递送至小鼠体内。生物荧光显示AMBER富集到小鼠肝脏的同时，转录组测序证实AMBER在小鼠肝组织中实现对RNA靶标的高效编辑。进一步转录组测序（RNA-seq）分析，表明AMBER系统在实现高效编辑的同时，对小鼠肝脏的全转录组产生了极小影响，与空白对照只有极少数的脱靶编辑，展现了AMBER在体内的良好安全性。

图：AMBER编辑器在小鼠肝脏中的表达及编辑功能验证。(A) AMBER 体内递送及编辑验证示意图；(B) 通过与 AMBER 融合表达的 Fluc 信号验证编辑系统在肝组织中的成功递送与表达；(C) 注射后 72 h 与 168 h 时肝组织中靶位点的编辑效率。

综上，AMBER作为一种新型RNA（C>U）碱基编辑器，具有分子量小、免疫原性低及编辑效率高等多重优势。它克服RNA碱基编辑应用于体内治疗的一些重要障碍，展现出巨大的临床应用潜力，为RNA编辑的治疗遗传病策略开拓了新技术路径。

中国科学院上海药物研究所郝沛研究员为该论文的通讯作者，中国科学院分子植物科学卓越中心/合成生物学重点实验室李轩研究员为共同通讯作者。中国科学院分子植物科学卓越创新中心博士研究生郝陈惠为论文第一作者，中科院上海药物研究所莫欧阳、陈萍，中科院分子植物科学卓越中心张牛冰、刘芊、程香等参与了研究。

原文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2505269122

制版人： 十一

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