Sci Rep:科學家成功利用人工RNA編輯技術修復基因組遺傳代碼 有望...

2020年10月24日 訊 /生物谷BIOON/ --目前並沒有確定的療法來治療由點突變引起的多種遺傳性疾病，近日，一項刊登在國際雜誌Scientific Reports上的研究報告中，來自日本先進科學技術研究所等機構的科學家們通過利用人工的RNA編輯研究了一種治療手段在治療遺傳性疾病上的可行性和有效性。儘管基因編輯技術作為一種基因修復技術備受關注，但諸如CRISPR/Cas9基因編輯技術或許會導致基因組DNAs發生永久性的改變，其可能會影響多個潛在的位點，目前想要在體內對所有靶向細胞實現精準的基因組編輯是非常困難的，所以研究人員就有可能在受精卵、胚胎或細胞中開展基因編輯工作，然而，基因編輯技術或許並不適合用於在人類中進行的基因療法，此外，對基因組的編輯也會產生一些倫理性的問題。

圖片來源：Japan Advanced Institute of Science and Technology

研究人員認為，基因組編輯是一種適用於體外研究的方法，其或許還適用於對受精卵進行編輯，但目前仍然並不適用於患者機體；相反，RNA編輯所產生的改變並不是永久性的，因為其不會影響機體的基因組序列，而且能夠按照序列特異性的方式來完成。因此，從治療的目的來看，RNA的編輯比基因組編輯更加可取，人工定向的RNA編輯是一種重要的技術，其能修復基因並最終調節所編碼蛋白質的功能，如今研究人員正在試圖通過人工RNA編輯來修飾轉錄物的遺傳密碼，從而實現對遺傳性疾病的治療。

RNA編輯是生物體內廣泛存在的一種生理性過程，其能通過單個基因產生具有不同功能的多種蛋白，在哺乳動物中，RNA鏈的C或A鹼基能被鹼基序列特異性地水解脫氨，即C被U替代，A被I（肌苷）替代。這些鹼基的轉換是A或C脫氨的結果，目前研究者發現ADAR和APOBEC家族中的酶類能催化這些鹼基轉換，隨後還會改變RNAs中的遺傳密碼，這項研究中，研究人員首次利用APOBEC1成功進行了突變RNA中C-U的人工轉換。

很多遺傳性疾病都是由T-C的點突變引起的，因此，對突變基因進行編輯是治療這些遺傳性障礙的潛在策略，隨後研究人員將APOBEC1的脫氨酶結構域和導向RNA（gRNA）結合設計出了一種新型的人工RNA編輯酶類，APOBEC1即載脂蛋白B mRNA編輯催化多肽1（apolipoprotein B mRNA editing catalytic polypeptide 1），而導向RNA則能與靶向的mRNA進行互補。

在人工酶系統中，gRNA能結合到MS2的莖環結構上，而且脫氨酶結構域能融合到MS2衣殼蛋白上，並能將突變的靶向核苷酸從C轉換為U，作為靶向RNA，其能利用RNA編碼的藍色螢光蛋白（BFP），而BFP是由基因編碼的GFP通過199T > C突變而來，當脫氨酶和gRNA瞬時表達後，研究者就能通過共聚焦顯微鏡觀察到GFP的存在，這就表明，GFP中突變的199C已經轉化為了U，從而就恢復了GFP的原始序列。

研究者表示，我們通過對感染細胞的cDNA進行PCR-RFLP（聚合酶鏈式反應—限制性片段長度多態性）和桑格測序證實了結果，揭示了其編輯效率能達到將近21%，深度RNA測序結果表明，該系統的脫靶效率較低；這樣研究人員就能利用人工脫氨酶（APOBEC1）聯合MS2系統開發出一種人工的RNA編輯系統，從而就有望通過在mRNA水平下恢復野生型序列來開發出治療多種遺傳性疾病的新型療法。（生物谷Bioon.com）

原始出處：

Sonali Bhakta et al. RNA editing of BFP, a point mutant of GFP, using artificial APOBEC1 deaminase to restore the genetic code, Scientific Reports (2020). DOI: 10.1038/s41598-020-74374-5