2019年7月15日，北京大學生命科學學院魏文勝課題組以長文形式在Nature Biotechnology雜志在線發(fā)表了題為“Programmable RNA editing by recruiting endogenous ADAR using engineered RNAs”的研究論文，首次報道了名為LEAPER的新型RNA 單堿基編輯技術。與傳統(tǒng)的核酸編輯技術需要向細胞同時遞送編輯酶(如Cas蛋白)及向導RNA不同，LEAPER系統(tǒng)僅需要在細胞中表達向導RNA即可招募細胞內源脫氨酶實現(xiàn)靶向目標RNA的編輯。利用該技術，研究人員在一系列疾病相關基因轉錄本中實現(xiàn)了高效、精準的編輯，并成功修復了來源于Hurler綜合征病人的α-L-艾杜糖醛酸酶缺陷細胞。該技術的建立為生命科學基礎研究和疾病治療提供了一種全新的工具。
使用工程核酸酶的基因組編輯技術，如鋅指核酸酶-轉錄激活因子樣效應核酸酶（TALENs）和CRISPR系統(tǒng)的Cas蛋白，已應用于操縱無數(shù)生物體中的基因組。最近，胞苷或腺苷脫氨酶已經(jīng)與CRISPR-Cas9偶聯(lián)，以產生可編程的DNA堿基編輯器，為糾正引起疾病的突變提供了新的機會。除DNA編輯外，還利用ADAR腺苷脫氨酶實現(xiàn)RNA的精確腺苷 - 肌苷編輯。已經(jīng)在哺乳動物中鑒定了三種ADAR蛋白，即ADAR1（同種型p110和p150），ADAR2和ADAR3，其底物是雙鏈RNA。
利用內源性ADAR1蛋白進行靶向RNA編輯
肌苷被認為在翻譯期間模仿鳥苷（G）。為了實現(xiàn)靶向RNA編輯，將ADAR蛋白或其催化結構域與λN肽，SNAP-標簽或Cas蛋白（dCas13b）和sgRNA以將嵌合ADAR蛋白募集到特定位點?；蛘?，據(jù)報道，過量表達ADAR1或ADAR2蛋白以及攜帶R / G基序的gRNA也能夠進行靶向RNA編輯。
LEAPER的表征和優(yōu)化
所有這些報道的哺乳動物系統(tǒng)中的核酸編輯方法依賴于兩種組分的異位表達：酶和gRNA。盡管這些二元系統(tǒng)在大多數(shù)研究中有效地起作用，但一些遺傳障礙限制了它們的廣泛應用，特別是在治療中。因為用于基因治療的最有效的體內遞送是通過病毒載體，并且非常理想的腺相關病毒載體在貨物大?。▇4.5千堿基）中受限，這使得容納蛋白質和gRNA具有挑戰(zhàn)性。最近報道ADAR1的過表達由于RNAs上的異常超編輯而賦予多發(fā)性骨髓瘤的致癌性并產生大量的全局脫靶編輯。同時，蛋白質或其非人類來源的異位表達具有引發(fā)免疫原性的潛在風險。此外，預先存在的適應性免疫和p53介導的DNA損傷反應可能損害治療性蛋白質的功效，例如Cas9。
通過LEAPER恢復Hurler綜合征患者來源的原代成纖維細胞中的IDUA活性
在這里，研究人員提出了一種方法，稱為利用內源性ADAR進行RNA（LEAPER）的可編程編輯，該方法采用短的工程化ADAR招募RNA（arRNA）來募集天然ADAR1或ADAR2酶以將特定腺苷轉變?yōu)榧≤铡?/strong>該研究顯示由質?；虿《据d體或作為合成寡核苷酸遞送的arRNA實現(xiàn)高達80％的編輯效率。LEAPER具有高度特異性，在目標區(qū)域具有罕見的脫靶和有限的非靶腺苷編輯。它在廣譜細胞類型中具有活性，包括多種人原代細胞類型，并且可以在Hurler綜合征患者來源的原代成纖維細胞中恢復α-L-艾杜糖醛酸酶催化活性，而不會引起先天免疫反應。作為單分子系統(tǒng)，LEAPER可實現(xiàn)精確，高效的RNA編輯，廣泛適用于治療和基礎研究。
魏文勝
魏文勝 1969 年出生于江蘇，1991 年獲得北京大學生物化學學士學位，1999 年獲得密西根州立大學遺傳學博士學位，之后赴斯坦福大學醫(yī)學院從事博士后研究，師從美國科學院院士 Stanley Cohen 教授。2005年起在斯坦福大學醫(yī)學院短暫工作后，于 2007 年起在北京大學生命科學學院任研究員。目前同時擔任北京大學生物醫(yī)學前沿創(chuàng)新中心（BIOPIC）、北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心及北大 - 清華生命科學聯(lián)合中心研究員。
魏文勝以通訊或第一作者發(fā)表了多篇包括Cell, Nature, Nature Biotechnology, PNAS等在內的高影響論文，共申請近 10 項發(fā)明專利，已獲 4 項發(fā)明專利授權。獲得包括談家楨生命科學創(chuàng)新獎、中國專利優(yōu)秀獎、科學中國人年度人物、鄭昌學教學優(yōu)秀獎、拜耳科學家獎、羅氏中國青年科學家獎、東寶生命科學獎等榮譽。
魏文勝課題組著重發(fā)展基因組編輯技術，特別是其在高通量功能基因組學方面的技術平臺建設，用于基因、非編碼 RNA 以及多種基因組調控元件的功能研究；同時結合表觀修飾識別、動態(tài)成像等手段，研究癌癥、感染等重大疾病發(fā)生發(fā)展的分子機制，為發(fā)展高效治療手段提供新的藥物靶點和思路。
