上海
撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
2019 年，刘如谦教授团队在Nature期刊发表论文，开发了新一代基因编辑技术——先导编辑（Prime Editing，PE），能够在无需 DNA 双链断裂或外源供体 DNA 的情况下，精确引入几乎任何特定的 DNA 改变，包括碱基替换、缺失和片段插入。先导编辑利用逆转录酶（RT）和一种可编程的切口酶（例如 Cas9 切口酶），并由 pegRNA 引导，该 pegRNA 同时负责识别靶位点和期望的编辑内容。当 Cas9 切口酶结合并切割 DNA 单链后，pegRNA 上的引物结合区（PBS）会与被切开的 DNA 链配对，从而启动逆转录模板的逆转录，并将所需的编辑直接整合到基因组中。
如今，先导编辑已在基础科学、农业以及基因治疗领域得到广泛应用。例如，先导编辑在临床试验中精准修复了慢性肉芽肿病患者造血干细胞中 NCF1 基因的 2 个碱基缺失，使血液细胞中的 NADPH 氧化酶活性得以恢复，并带来临床获益。几乎所有先导编辑的应用都将受益于编辑效率更高的系统，这不仅能够拓展新的应用方向，还能提升临床疗效，并增强基础科学研究发现。
2026 年 5 月 20 日，刘如谦教授团队在Nature Biotechnology期刊发表了题为：Directed evolution of small RNA-stabilizing motifs that improve prime-editing efficiency 的研究论文。
该研究开发了一个名为PE-PRISM的高通量筛选平台，成功筛选并定向进化出来一批能够高效保护 pegRNA 的 RNA基序，搭载这些全新 RNA 基序的先导编辑系统，基因编辑效率得到了大幅提升，并在体内基因治疗中大放异彩。
pegRNA不仅负责指导先导编辑器找到目标位点，还携带着编辑模板，其稳定性对于先导编辑的高效运转至关重要。面对细胞中充满核酸酶的恶劣环境，裸露的 pegRNA 极易被降解，为了保护 pegRNA，研究人员在它的 3′ 端添加了一个 RNA 基序。但这一基序不仅体积大、合成困难，且保护效果已达瓶颈。
先导编辑（PE）系统的性能已通过对其蛋白质和小 RNA 组分的系统性工程优化得到提升，但附加在 pegRNA 3′ 端的 RNA 基序，尚未得到广泛研究。
在这项最新研究中，研究团队提出PE-PRISM，这是一种高通量混合筛选方法，用于在人类细胞中鉴定并优化 pegRNA 3′ 端 RNA 基序。研究团队利用 PE-PRISM 在四个迭代文库中评估了 2858 种 RNA 基序，包括天然及工程改造的假结（Pseudoknot）、G-四链体和逆转录酶招募元件。
在筛选中，研究团队发现了多个体积小巧、并能屏蔽细胞内核酸酶攻击的候选 RNA 基序。然后，研究团队采用结构导向的诱变和组合变异筛选对候选 RNA 基序进行定向进化，最终获得了经工程改造和进化优化的假结变体tevo2.0、eHAV和eSBRMV1-A。在针对 847 个致病性 ClinVar 变异的筛选中，表现最佳的基序在超过 90% 的编辑事件中优于广泛使用的 tevopreQ1 基序。
研究团队进一步验证了这些基序在不同细胞类型以及递送方式中的普遍性，包括使用体内工程化病毒样颗粒（eVLP）和脂质纳米颗粒（LNP） 递送系统，提高了在人类原代细胞以及在小鼠大脑和肝脏纠正疾病相关基因突变的先导编辑效率。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41587-026-03123-2
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