无需Cas9，不用载体递送，RNA编辑“瞄准器”实现体内持久高效RNA编辑

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撰文 | nagashi

编辑 | 王多鱼

排版 | 水成文

遗传疾病的治疗一直是一个亟待解决的难题。所幸，随着人类基因组学的发展，科学家们意识到通过改变遗传病患者的基因序列——将突变的基因重新纠正，就能从根本上治愈人类遗传病。

近年来，可编程的、特定位点的基因编辑工具的开发，为纠正致病基因突变创造了机会，例如刘如谦（David Liu）等开发的DNA碱基编辑器。但针对DNA的编辑可能诱发可遗传的、永久性的脱靶突变，这极大地限制了DNA碱基编辑器在人体内的应用。相比之下，针对mRNA的RNA编辑只会改变瞬时改变mRNA，从而绕过安全和伦理问题。

近日，美国 Wave Life Sciences 公司在 Nature 子刊 Nature Biotechnology 上发表了题为：Endogenous ADAR-mediated RNA editing in non-human primates using stereopure chemically modified oligonucleotides 的研究论文。

这项研究发布了Wave Life Sciences最新的临床前概念验证数据，显示该公司的作用于RNA的腺苷脱氨酶（ADAR）的RNA编辑“瞄准器”——AIMers，在非人灵长类动物模型中提供有效、持久和特定的编辑，以及在肝脏治疗应用方面的更广泛潜力。这也是ADAR介导的RNA编辑技术首次进行非人灵长类动物实验。

RNA碱基编辑是基因组编辑领域的一个十分有前途的选择。目前，一些RNA编辑工具已经被设计用于靶向腺苷-肌苷（A→I）和胞苷-尿苷（C→U）的转换。这些RNA编辑工具需要异位表达一种经过改造的编辑酶，可能造成大量的脱靶编辑。

基于此，越来越多的研究利用内源性腺苷脱氨酶（ADAR）来解决工程编辑酶的异位表达问题。据估计，人类有超过32000个致病的单核苷酸多态性（SNP），其中约50%可以通过ADAR纠正。

在这项研究中，Wave公司开发了一种简短的化学修饰的寡核苷酸——AIMers。AIMers可以作用于ADAR，包括广泛和组成性表达的ADAR1 p110亚型，从而高效和特异性地进行mRNA的A→I编辑。

AIMers的设计和优化以及靶向ACTB的编辑效率验证

根据研究人员的说法，AIMers可以在体外gymnotic条件下被几种具有高编辑效率的细胞类型所吸收，并可与GalNAc结合，这是一种已经临床验证的肝脏递送载体。在编辑效率方面，AIMers能够编辑非人灵长类动物肝脏中多达50%的β-Actin的mRNA，并且在一个多月的时间内保持高达40%的编辑水平。

Wave公司的首席技术官 Chandra Vargeese 博士表示：“我们利用化学方法将寡核苷酸简化，从而达到了高专一性的目的。自这些数据生成以来，我们一直在继续发展我们的AIMers设计，使我们能够进一步优化跨多个目标、细胞类型和组织的编辑效率，并建立多功能的治疗平台技术。”

通过AIMers和ADAR1酶在原代人肝细胞中实现多重编辑

基于全转录组分析，AIMers在体外和体内都具有高度特异性。在非人类灵长类动物的体内研究中，给药后2天，即使肝脏中AIMers水平较高时，也未发现肝脏毒性迹象。所有动物ALT和AST水平均在历史数据范围内或以下。

AIMers支持非人类灵长类动物肝脏中高达50%的β-Actin编辑水平

Wave公司设计的AIMers旨在纠正SERPINA1转录本中的Z突变——Alpha-1抗胰蛋白酶缺乏症（AATD）的最常见病因。研究结果显示，AIMers具有高水平的RNA编辑活性，这增加了体外原代肝细胞分泌的功能性alpha-1抗胰蛋白酶（AAT）蛋白的数量。

不仅如此，在转基因小鼠模型中，AIMers治疗导致大约60%的SERPINA1的mRNA的编辑，在19周时，循环AAT血清水平大约是对照组的5倍。此外，在AIMers治疗19周的转基因小鼠模型中，肝脏聚集物明显减少。这些研究结果充分证实了AIMers的安全性和有效性。

AIMers纠正SERPINA1Z转录本，增加肝细胞的AAT蛋白分泌

Wave公司的总裁兼首席执行官 Paul Bolno 博士在一份声明中说：“独特的化学修饰和创造性的设计使得AIMers的治疗应用具有巨大的潜力，这些令人信服的临床前概念证明数据让我们备受鼓舞。”

总而言之，这项研究介绍了Wave公司开发的、基于化学修饰的寡核苷酸编辑工具——AIMers，它不需要复杂的递送载体，如病毒载体或脂质纳米颗粒，就可以在肝脏、中枢神经系统（CNS）和其他组织中实现持久的编辑。

目前，Wave公司正在快速筛选首个治疗AATD患者的AIMer候选药物，并计划在今年第三季度申请临床试验。在未来的计划中，Wave公司将继续扩大AIMers在中枢神经系统和肝脏遗传病中的应用，并探索利用AIMers通过调节蛋白质相互作用来治疗非遗传疾病。

Wave公司的研发管线

正如 Paul Bolno 博士所说：RNA碱基编辑代表着精准医学的下一个前沿，而我们才刚刚开始认识到它的潜力。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41587-022-01225-1

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