CRISPR基因编辑技术的出现极大提高了我们研究疾病相关基因突变的能力。随着技术的发展完善，CRISPR技术发展出了越来越多的工具和方法，为操纵基因及其表达提供了不同的解决策略，包括靶向DNA的通用酶Case9和Case12，靶向RNA的Case13等。与DNA基因编辑相比，靶向RNA中的疾病相关突变可以避免对基因组进行永久性改变。因此，RNA编辑逐渐成为基因编辑和疾病研究领域的“新宠”。

2017年10月，Broad研究所张锋教授研究团队利用Case13开发出一种精确的RNA单碱基编辑系统REPAIR，该方法可实现从A到I的转换。7月26日，国际顶级学术期刊 Science发表了张锋教授研究团队的RNA编辑最新研究进展。该研究团队在REPAIR的基础上，开发了新的RNA单碱基编辑方法RESCUE（RNA Editing for Specific C to U Exchange），该方法可在保留A to I转化能力的同时，实现特定的C to U转化，显著扩展了CRISPR技术的靶向范围。

RNA单碱基编辑技术的优化

据悉，RESCUE建立在REPAIR平台的基础之上。REPAIR平台利用靶向RNA的CRISPR / Cas13技术，可以将RNA编辑器ADAR2的活性区域直接导向特定的RNA位点，将A转化为I。通过对REPAIR技术进行优化，研究团队利用灭活的Case13来指导RESCUE靶向RNA中的C。同时，他们利用新的、改良的ADAR2将特定的C转化为U，进而改变RNA的编码信息。重要的是，在实现这一目标的同时，RESCUE保留了 A to I的转化能力。

图：RESCUE编辑系统

研究团队表示，RESCUE可以靶向任何目标RNA，然后通过改良的ADAR2进行C to U编辑。通过人类细胞试验，研究发现RESCUE可以靶向细胞中的天然RNA以及24个与临床相关的合成RNA突变。随后，研究人员又进一步优化了RESCUE以减少脱靶效应，同时最低程度地破坏靶标。

张锋教授表示：“为了研究导致疾病的遗传变化的多样性，我们需要从一系列精确的基因编辑技术中进行选择。通过开发新的酶，并将其与CRISPR的可编程性和精确性相结合，能够填补基因编辑技术中的关键空白。”

扩展RNA编辑靶点

RNA编辑的一个主要优点是其可逆性。RESCUE可以在需要的情况下进行暂时修改。为了证明这一点，该研究团队在人类细胞中进行了试验，发现RESCUE可以靶向编码β-连环蛋白的特定RNA位点。这些特定RNA位点的产物在蛋白质上被磷酸化，可导致β-连环蛋白激活和细胞生长的暂时性增强。如果这种改变是永久性的，细胞有可能发生不受控制的生长甚至引发癌症。但如果利用RESCUE进行暂时的改变，短暂的细胞生长有助于刺激伤口愈合以应对急性损伤。

图：A：β-连环蛋白结构域和RESCUE靶向示意图；B：RESCUE编辑的β-连环蛋白激活和细胞生长示意图。

此外，研究人员还利用RESCUE针对致病基因突变APOE4进行了研究。APOE4一直被视为晚发性阿尔茨海默病的遗传风险变异，而APOE4的同类型变体APOE2是非风险变异，两者仅有一个位点不同（APOE4中为C，APOE2中为U）。研究团队将APOE4的RNA引入细胞，发现RESCUE可以将其特征C转换为APOE2的U，从而将风险变异转化为非风险变异。

RESCUE显著扩展了CRISPR编辑技术可靶向目标的研究范围，意味着许多通过翻译后修饰调节蛋白质活性和功能的位点可以更容易地进行编辑，例如磷酸化、糖基化和甲基化。其中一些位点是充当蛋白质活性的开关，并在信号分子途径和癌症相关途径中被发现。此外，为了促进RESCUE的推广应用，使研究人员能够更好地了解致病性基因突变，张锋教授研究团队计划共享RESCUE技术。

结 语

不断涌现的RNA编辑方法为疾病治疗研究带来了更多的选择。7月25日，张锋教授联合创立的CRISPR基因组编辑公司Editas Medicine和合作伙伴Allergan宣布启动CRISPR疗法AGN-151587 (EDIT-101)的I/II期临床试验。据悉，该研究将招募18名Leber先天性黑蒙10患者进行接受单眼治疗。预计第一例患者将在今年下半年接受治疗。这项临床试验将是全球首个基于CRISPR的遗传性失明患者活体研究。

希望随着技术的进步，在众多科学家的努力下，CRISPR技术能够被设计为一种精确定位、无脱靶效应的基因编辑技术，为生命科学领域的研究带来更多可能。

1A cytosine deaminase for programmable single-base RNA editing

2.New CRISPR platform expands RNA editing capabilities

3.Researchers Launch First Study of In Vivo CRISPR Therapy in Humans