Nat Biotechnol | 伊成器团队开发AIM平台，突破“单点编辑”限制，实现RNA多位点、多功能精准操控

RNA编辑具有可逆和不改变基因组序列的特性，在基础研究和疾病治疗领域展现出独特优势【1,2】。然而，现有RNA碱基编辑工具大多局限于“单点编辑”， 难以应对涉及多个核苷酸的复杂调控。因此，开发能够在一定区域内实现多碱基可控编辑的新工具，对于拓展RNA编辑的应用范围具有重要意义。

2026年1月2日，北京大学伊成器课题组在Nature Biotechnology在线发表了题为Single-strand deaminase-assisted editing for functional RNA manipulation的研究论文。该研究建立了由单链脱氨酶辅助的可调节RNA信息操纵平台AIM（adjustable RNAinformationmanipulation）。该平台突破了目前RNA碱基编辑工具“单点编辑”的限制，实现了在RNA靶向区域内对不同数量、多种类型碱基的可控与精准操纵，为RNA功能研究与疾病干预提供了强大的底层技术支撑。

AIM平台由三个核心元件构成：负责RNA靶向的dCas13蛋白、经过理性设计的单链RNA脱氨酶TadA，以及一种特殊设计的可成环向导RNA（loop-forming gRNA，LF-gRNA）。LF-gRNA能够在目标RNA上诱导形成一个局部单链的“环区”，使其中的碱基充分暴露，成为单链脱氨酶作用的有效底物；同时，环区两侧由LF-gRNA与靶RNA互补配对形成双链结构，可有效阻止非目标位点的编辑。通过改变LF-gRNA诱导的单链环区的大小，可以实现对RNA编辑窗口尺寸的灵活且可控调节, 从而在特定区域内实现对多个碱基进行精准编辑。

图一：AIM技术示意图

为进一步拓展AIM平台的编辑能力，研究团队对脱氨酶TadA进行了蛋白质理性设计与功能重塑，构建了三类具有不同功能的AIM系统：（1）AIM-A / AIM-Amax，可实现精准高效的A-to-I编辑；（2）AIM-C / AIM-Cmax，可实现纯净的C-to-U编辑；（3）以及AIM-A&C / AIM-A&Cmax，可在同一RNA分子中同时实现A与C的编辑。通过设计具有不同RNA编辑功能的TadA变体，AIM从单一编辑模式拓展为具备多种编辑功能的RNA信息操纵平台，从而能够覆盖更加多样化的RNA调控需求。

依托AIM平台“多位点、多功能”的编辑特性，研究团队完成了现有RNA编辑工具难以实现的应用。首先，AIM的多位点编辑能力在提前终止密码子UAA的通读中展现出独特优势。现有RNA编辑工具通常只能高效编辑单个腺嘌呤（A），而UAA终止信号的解除需要在同一密码子内实现两个A碱基的同时编辑。利用AIM-Amax系统，研究团队成功在同一密码子内实现两个A碱基的同时编辑，从而在多个转录本上实现了UAA提前终止密码子的通读。进一步，在囊性纤维化细胞模型以及杜氏肌营养不良小鼠模型中，研究团队检测到全长蛋白表达和功能恢复，展示了AIM平台在疾病治疗方面的应用潜力。

此外，研究团队还将AIM应用于操纵与蛋白翻译后修饰相关的RNA信息。蛋白质翻译后修饰具有动态性和可逆性，这一特点使其成为通过RNA编辑工具进行功能干预的理想对象。研究团队利用AIM在RNA水平对单个或相邻的关键磷酸化相关密码子进行改写，从而实现对蛋白质稳定性的调控。

最后，研究团队对AIM的安全性进行系统评估。全转录组分析结果表明，AIM在RNA层面的非靶向编辑事件处于较低水平，且不会对全局基因表达产生显著影响。此外，研究团队评估了AIM潜在的DNA脱靶风险。通过R-loop assay及靶向DNA扩增子深度测序分析，研究者发现AIM在DNA层面的编辑水平与阴性对照无显著差异。此外，在细胞和动物模型中均未检测到AIM诱导的免疫激活反应。因此，AIM平台具有较高的特异性和良好的安全性。

综上所述，AIM平台实现了在特定RNA区域内对多个碱基的精确操纵，并在此基础上拓展了A-to-I、C-to-U及A&C同时编辑等多种编辑模式，且展现出良好的特异性和安全性。未来，AIM有望应用于RNA二级结构、翻译调控元件以及RNA–RNA或RNA–蛋白相互作用位点等功能元件的精准操纵，成为理解和重塑RNA功能的重要工具。

北京大学生命科学学院、北大-清华生命科学联合中心、核糖核酸北京研究中心伊成器教授为该论文的通讯作者。课题组博士后庄元，博士研究生朱擎国，乌浩（已毕业）和林湘玥为共同第一作者。

https://www.nature.com/articles/s41587-025-02956-7

参考文献

1Pfeiffer, L. S. & Stafforst, T. Precision RNA base editing with engineered and endogenous effectors. Nature biotechnology (2023).

2Song, J., Zhuang, Y. & Yi, C. Programmable RNA base editing via targeted modifications. Nature chemical biology20, 277-290 (2024).

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