在基因治療的世界里，科學家們一直在尋找更精準的方法來調控治療性基因表達以實現按需給藥。目前，很多成功的治療方法都是通過額外安裝一個外源基因，讓它在體內發揮作用。這種方式就像是直接把一個新零件焊接到機器里，一旦裝上去，就很難隨時調整或拆除，很難在合適的時間和地點精準地控制基因表達。不同于DNA編輯直接修改基因序列，帶來的“開或者關”兩種極態，RNA編輯能以“即時修改”的方式動態可逆地調控蛋白質的合成。這種靈活性讓RNA編輯成為精準治療的新希望，特別是RNA堿基編輯技術——它能像精細的“分子鉛筆”一樣，精準地改寫RNA上的某些字母（堿基），從而開啟或關閉特定基因的功能。其中，腺苷RNA堿基編輯器（A→I編輯器）就像一個“智能字母轉換器”，可以將RNA中的腺苷（A）轉換成肌苷（I）。肌苷與鳥苷（G）的結構相似，在蛋白質翻譯過程中它能夠與胞苷（C）配對，從而實現A>G的堿基轉換效果并影響蛋白質的功能。然而，現有的RNA編輯系統大多依賴于持續表達的ADAR蛋白（負責執行A→I轉換的“編輯工具”），導致RNA編輯缺乏時空特異性（無法按需開啟或關閉），還可能導致過度編輯，引發一些不可控的副作用，例如致癌風險。
華東師范大學生命科學學院、上海市調控生物學重點實驗室李大力研究員、劉明耀教授和杜冰教授研究團隊開發了一種光激活RNA腺苷堿基編輯器（PA-rABE）并將其用于修復B型血友病小鼠的凝血功能，展示了該工具在精準基因治療中的應用潛力。該研究采用的光控分段脫氨酶策略賦予PA-rABE高度光依賴性，不僅極大地降低了ADAR蛋白的轉錄組脫靶效應，還有效地規避了過表達外源ADAR蛋白帶來的潛在致癌風險。該研究成果以“Engineering a photoactivatable A-to-I RNA base editor for gene therapy in vivo”為題于2025年3月31日在國際頂級期刊Nature Biotechnology上發表。
Nature Biotechnology發表華東師大科研團隊研究成果
PA-rABE系統由mini dCas13X和光控Magnets系統驅動的分段ADAR2dd蛋白組成。在藍光照射下，光敏蛋白（pMag和nMag）二聚化帶動分段ADAR2dd相互靠近恢復脫氨酶活性，從而實現時空特異性的RNA堿基編輯（圖1a）。研究結果表明PA-rABE能靈敏地響應藍光，通過調節光照強度及時間能靈敏地調控編輯活動的強弱（圖1b, c)，且具有良好的可逆性（圖1d）。最重要的是，PA-rABE像是一種“智能基因開關”具有高度空間特異性，可以實現“光照哪里編輯哪里”。在細胞實驗中，藍色的光透過小縫隙照射到對應區域的HEK-293T細胞，修復紅色熒光蛋白mCherry W98X的表達，最終形成了華東師范大學的校徽圖案（圖1e）。在小鼠體內，PA-rABE同樣能高效地編輯內源和外源RNA，通過AAV遞送，PA-rABE成功修復了B型血友病小鼠的凝血功能，展示了其在精準基因治療中的應用潛力。
圖1. PA-rABE系統的工作原理及特點表征
本研究為精準調控治療性轉基因表達提供了概念驗證，因血友病僅需控制凝血因子表達水平，該疾病模型可能無法全面體現PA-rABE在時空特異性基因表達調控方面的優勢。未來，PA-rABE或許能在CAR-T細胞治療中大展拳腳。CAR-T療法就像是“定向導彈”，通過改造免疫細胞，使它們能精準識別和攻擊癌細胞。但一個挑戰是，這些“導彈”可能會誤傷健康組織，造成副作用。PA-rABE可以通過“按需啟動”CAR的表達，減少對正常組織的影響，同時還能調節其他基因，增強CAR-T細胞的持久性和戰斗力，讓免疫細胞更高效地清除癌細胞。總體而言，PA-rABE就像是一位精準的“基因調控大師”，不僅高效、低誤傷（脫靶效應低），還能在特定時間和部位精確調控基因開關。這種特性使其在基因治療和細胞治療領域都展現出巨大潛力，為更安全、更可控的精準醫學奠定了基礎。
據悉Nature Biotechnology雜志同期配發了Research Briefing推薦了該團隊的研究成果。編輯團隊高度評價道：“該研究開發的PA-rABE系統在疾病治療中具有潛在應用價值，尤其是在需要精細調控基因表達的治療場景中，該工具有望根據不同疾病階段或嚴重程度，實現精準的基因表達調控。”浙江大學平淵教授評論該工作：“PA-rABE提供了一種具有時空特異性調控基因表達和功能的重要工具，在基礎研究和疾病治療中展現出廣闊的應用前景。令人興奮的是，研究者證明了AAV遞送的PA-rABE能夠改善B型血友病小鼠的凝血缺陷，進一步驗證了其在基因治療中的潛力。本研究不僅為RNA堿基編輯工具的開發提供了典型范例，還為實現疾病治療過程中精準且可逆的基因表達調控這一重要目標提供了新的思路和解決方案。”
Nature Biotechnology 雜志同期配發了Research Briefing 推薦華東師大科研團隊的研究成果
華東師范大學生命科學學院、上海市調控生物學重點實驗室副研究員李慧瑩，博士研究生邱昱皓，碩士研究生宋博聞、權心怡為論文共同第一作者，李大力研究員、劉明耀教授和杜冰教授為共同通訊作者。該研究受到了科技部重點研發計劃、國家自然科學基金、中國博士后科學基金以及上海市教委前沿科學基地和重大項目等支持。
附：
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41587-025-02610-2
Research Briefing鏈接：https://doi.org/10.1038/s41587-025-02621-z
來源｜生命科學學院、科技處 編輯｜張新燁 編審｜郭文君
